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'21년 전 발견 주장' 윔프는 정말 우주 암흑물질일까

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IBS 포함 국제공동연구진 "검증 신뢰도 차츰 높이는 중"

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코사인-100 공동연구협력단
연구진 일부의 모습으로, 앞줄 가장 왼쪽이 한국 책임자인 이현수 부연구단장, 뒷줄 가장 왼쪽이 논문 교신저자인 조재현 미국 예일대 연구원이다. [IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]



(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국을 포함한 국제 연구진이 우주 암흑물질 후보 연간 신호 분석에 성공하면서 검증 신뢰도를 한층 높였다.

22일 기초과학연구원(IBS)에 따르면 지하실험 연구단을 비롯한 48명의 '코사인-100'(COSINE-100) 공동연구협력단은 암흑물질 관측 재현 과정에서 얻은 2년간의 데이터 분석 결과를 지난 17일 국제학술지 '피지컬 리뷰 레터스'(Physical Review Letters)에 발표했다고 22일 밝혔다.

코사인-100 연구는 이탈리아 그랑사소 입자물리연구소의 다마(DAMA) 실험을 검증하기 위해 시작했다.

그랑사소 연구소는 250㎏의 고순도 요오드화나트륨 결정을 이용해 1998년 암흑물질 후보 '윔프'(WIMPs)를 발견했다고 주장했다.

'약하게 상호작용하는 무거운 입자'라는 뜻의 영문 철자 앞글자를 딴 윔프는 암흑물질 주요 후보 중 하나다.

암흑물질은 우주 구성 물질 중 약 27%를 차지하는 것으로 추정되나, 아직 제대로 검증하지 못했다. 다마 실험은 그나마 '암흑물질 흔적을 발견했다'고 볼 수 있는 세계 첫 성과다.

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코사인 검출기 액체 섬광체 내부
[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]



코사인-100 실험은 2016년 9월부터 시작했다. 다마 실험과 동일한 고순도 요오드화나트륨 결정을 제작하면서다.

코사인-100 실험 연간 변조 신호를 분석한 국제 연구진은 다마 실험 관측 신호의 암흑물질 가능성을 일부 뒷받침하는 결과를 얻었다.

검증 신뢰도는 '1 시그마'(68.3%)다. 일반적으로 어떤 실험의 신뢰도가 '3 시그마'(99.7%)면 힌트, '5 시그마'(99.99994%)면 발견의 범주에 들어간다.

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에너지에 따른 연간 변조신호 크기
파란색과 초록색이 다마 실험 연간 변조신호 크기이고, 붉은색이 코사인 실험 관측한 결과다. [IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]



실험을 주도한 이현수 IBS 지하실험 연구단 부연구단장은 "완벽한 검증까지는 3년 정도 더 걸릴 것으로 보인다"며 "그 과정에서 추가로 얻는 신호와 분석 방식에 따라 다마 실험 결과를 뒷받침하거나 반박하는 해석이 나올 것"이라고 말했다.

이번 연구는 지하 700m 깊이 강원도 양양 지하 실험실에서 이뤄졌다.

IBS는 2021년부터 강원도 정선 1천100m 깊이의 새 지하 실험실에서 암흑물질 연구를 지속할 방침이다.

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강원도 양양 지하 실험실
[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]



walden@yna.co.kr



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