4차원 너머 검증할 복사선 측정법 제시

오랫동안 과학자들은 우주에 시간과 공간 외에 또 다른 차원이 있는지를 놓고 논쟁을 벌여 왔다.

몇몇 과학자들은 우주를 지배하는 모든 입자와 힘이 끈에서 나온다는 ‘끈이론’을 이용해 4차원에서 설명할 수 없는 ‘추가 차원’의 문제를 해결했다. 과학자들은 블랙홀이 증발할 때 나오는 복사선(호킹복사선)을 분석하면 추가 차원의 존재 여부를 가릴 수 있을 것으로 보고 있다. 문제는 실제 우주에서는 이 복사선을 관측하기가 거의 불가능하다는 것.

최근 한국과 중국의 과학자들이 이 추가 차원의 존재를 가릴 검증방법을 새로 제시했다.

이화여대 과학교육과 김성원 교수와 포스텍 아태이론물리센터 거셴후이 박사팀은 초유체로 만든 유사 블랙홀(초음속 블랙홀)이 증발할 때 나오는 스펙트럼을 분석하면 4차원 이상의 추가 차원이 존재하는지 알 수 있다고 12일 밝혔다.

이들의 연구 결과는 물리 분야의 권위지인 ‘피직스레터B’에 실릴 예정이며, 영국의 과학전문지 뉴사이언티스트 9일자 인터넷판에도 소개됐다.

연구팀은 헬륨이나 ‘보스 아인슈타인 응집체’ 같은 초유체로 유사 블랙홀을 만들 수 있다는 데 착안했다. 초유체란 절대온도 0도(섭씨 영하 273도) 가까이 냉각될 때 마찰이나 점성이 없어지는 물질이다. 이 초유체에 충격파를 주면 블랙홀과 비슷한 성질을 띠며 그때 나오는 복사선을 분석하면 고차원의 존재를 가릴 수 있다는 것.

물리학계에서는 이번 연구가 “과학자들 사이에 오랜 논란거리였던 고차원의 존재 여부를 소규모 실험으로 증명할 기반을 마련한 획기적인 성과”로 보고 있다.

박근태 동아사이언스 기자 kunta@donga.com