빅뱅론 “우주의 시작은 입자가 아니라 끈”

이화여대 조용승-홍순태 교수
끈이론으로 빅뱅우주론 설명

우주가 입자가 아니라 ‘끈(string)’에서 시작됐다는 주장이 나왔다. 끈이론은 기본입자가 점이 아니라 진동하는 끈이며 전자나 쿼크 같은 입자가 끈의 진동패턴이 달라 나타난 결과라고 본다. 끈의 존재가 아직 실험으로 입증되진 않았지만 물리학계에서는 수십 년 동안 활발히 연구돼 왔다.

조용승 이화여대 수학과 교수는 1일 “끈이론을 이용해 세계 최초로 빅뱅우주론을 설명하는 데 성공했다”고 밝혔다. 이 연구에는 홍순태 이화여대 과학교육과 교수가 공동저자로 참여했다.

빅뱅우주론은 우주가 무한히 뜨거운 작은 점(입자)이었다가 137억 년 전 갑자기 폭발적으로 팽창해 지금의 우주가 생겨났다는 이론이다. 1970년 스티븐 호킹과 로저 펜로즈는 이 작은 점(특이점)이 존재한다는 사실을 수학적으로 증명하는 ‘호킹-펜로즈’ 이론을 내놨다.

조 교수는 “호킹-펜로즈 이론에서는 우주 탄생 초기에 에너지(빛)가 먼저 생긴 뒤 질량을 가진 입자가 등장하지만 끈이론을 이용하면 에너지와 입자가 동시에 나타났을 가능성도 제시할 수 있다”면서 “끈이론이 호킹-펜로즈 이론을 포함해 더 일반적으로 빅뱅우주론을 설명할 수 있다”고 말했다. 연구진은 이 이론을 활용해 초기 우주 모형도를 완성하고 암흑에너지와 암흑물질도 연구할 예정이다. 이 연구 결과는 미국물리학회가 발간하는 ‘피지컬 리뷰’ 5월 20일자에 실렸다.

이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com