흥미진진 과학스토리 ㉘ 반물질(antimatter) 2-우주에서 가장 완벽한 에너지 원

100%가 에너지로 변하는 반물질이 유럽입자물리연구소(CERN)의 실험실에서는 일상적으로 만들어진다는데 당장 대체 에너지로 사용되지 못하는 이유는 무엇일까? 그리고 양전자, 반양성자, 반중성자로만 구성되어 있는 ‘반은하’가 과연 존재할 수 있을까?

반물질을 상용화하는 데에는 결정적인 어려움이 있다. 반양성자와 양전자의 발견은 1955년 이지만 ‘반수소’는 40년이 걸려 1995년에야 만들어 졌다. 그리고 2011년에는 이 ‘반수소’가 겨우 15분간 유지하는데 성공했을 뿐이다.

왜일까? 그 이유는 반물질이 가지고 있는 뜨거운 열정 때문이다. 우리가 알고 있는 진공 속에도 양성자나 수소는 미량이나마 남아 있고 반물질은 어김없이 이 물질과 만나서 빛으로 사라진다. 만드는 비용도 크지만 이것을 보관할 방법도 마땅치 않은 것이다. 쉬운 보관법을 찾아낸다면 인류는 새로운 경지에 도달할 것이다. 반물질 1g만 있으면 거뜬하게 우주선을 띄우고 화성 정도는 가볍게 왕복할 수 있을 테니 말이다.

한편, 포장 배달된 반물질 10Kg을 지구에 부어 버린다면 어떤 일이 벌어질까? 생명체가 지구에서 사라지는 가장 확실한 방법이 될 것은 분명하다.

어차피 상상이니까 반은하에 대해서도 생각해 보자. 태초에 우주는 한 점에 모여 있었다. 이 한 점에서 폭발을 하면서 우주가 만들어 진다. 이 빅뱅으로 인한 에너지가 식으면서 물질을 만들어 낸다.

그런데 현대 표준물리학의 이론대로라면 에너지에서 물질은 같은 양의 반물질과 쌍을 이루어서 만들어져야 마땅하다. 그러니 물질의 우주가 있다면 반대인 ‘반우주’는 반드시 있어야만 한다. 그런데 반우주에 대한 증거는 아직까지 발견되고 있지 않다.

한편 ‘빅뱅우주론’을 믿는 과학자들은 우주가 폭발하는 빅뱅의 순간에 약 100억분의 1만큼 아주 미세하게 대칭이 깨졌다고 주장한다. 우주는 신기하게도 수학의 이론에 따라 작동하고 있기 때문에 과학자들은 수식을 통해서 100억분의 1만큼 어긋난 물질이 현재의 우주가 되었다고 주장한다. 100억분의 1만큼의 행운 때문에 우리가 존재할 수 있었다고 한다. 그리고 이 말은 완벽한 대칭이라고 믿고 있는 우리 우주론에도 심각한 균열이 있다는 말이기도 하다.

우주는 그야말로 ‘기괴망측’ 할 뿐더러 여전히 우리가 알지 못하는 것이 훨씬 더 많다.

‘과학책을읽는보통사람들‘ 회원 허심

#62호