암흑물질 후보 3가지(Feat. 이휘소박사)

안녕하세요~흥미롭고 재미있는 과학 흥. 재. 과입니다!

 

이전 포스팅에서 암흑물질과 암흑에너지에 대해 알아보았는데요

오늘은 그중 암흑물질에 대해 더 알아보려고 합니다.

 

암흑물질이 되기 위해서는 어떠한 특성이 요구되는지와

그 후보에는 어떠한 것들이 있는지 알아볼까요?

 

암흑물질의 특성

 

암흑물질은 4대 힘(중력, 전자기력, 강력, 약력) 中 상대적으로 중력이 지대하게

영향을 미치는 것을 가정으로 한 물질입니다.

특히, 전자기력이 없거나 아주 미비하기에 감지하기 매우 어렵습니다.

 

전자기력이란?

기본적으로 암흑물질을 제외한 모든 물질에 적용되는 힘입니다.

정의는 전자를 가진 입자끼리 발생되는 힘을 말하는데..

 

쉽게 말해 양성자(+)와 전자(-)가 만나면 서로 끌어당기고(인력)

같은 전자(-) 혹은 같은 양선자(+)끼리 만나면 밀어내는 것(척력)을 말합니다.

 

같은 극 끼리 밀어내는 자석

마치 N극과 S극이 달린 자석과 동일한 메커니즘이죠

이렇게 서로 밀고 당기는 힘에 의해 전자기파, 전파와 같은 현상이 생깁니다.

빛 또한 광자를 매개로 전자기력의 발생물 중 하나 이죠!

 

하지만 암흑물질은 빛을 방출하지 않습니다.

따라서, 만약 전자기력이 있었다면 빛을 감지할 수 있기에 암흑물질이 무엇인지 더 알기 쉬웠겠죠.

 

암흑물질의 후보

사실 현재 거론되고 있는 암흑물질의 후보는 굉장히 많습니다.

하지만 오늘은 그중 대표적인 물질 3가지만 알아보려고 합니다!

 

1. WIMP(Weakly Interacting Massive Particle)

 

말 그대로 약하게 상호작용하는 무거운 입자입니다.

한인과학자 중 역대 최고의 과학자라고 칭송받는 이휘소 박사가

"무거운 중성미자 질량의 우주론적 하한선"이라는 논문에서 처음으로 WIMP의 개념에 대해 말했었죠!!

 

WIMP의 특징은 전자기력이 없기에 빛에 대한 상호작용이 없고,

질량 또한 우주에 영향을 미칠 만큼 충분한 중력이 있는 물질입니다.

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2. 중성미자

 

원자의 구성성분 중 하나이며 전하를 가지지 않는 물질입니다.

전하를 가지지 않기에 당연히 전자기력도 없겠죠.

또한 상대적으로 높은 질량을 가지기에 우주에 미치는 중력 또한 충분할 것입니다.

 

하지만 중성미자는 너무나 안정적이고 빛에 가까운 속도로 이동하기 때문에 

우주를 형성하는 모델과 일치하는데 어려움이 있는 한계점이 있습니다.

 

3. MACHOs(Massive Compact Halo Objects)

 

무거운 고밀도의 해일로라는 물질은 WIMP를 반박하기 위해 도입된 물질입니다.

마찬가지로 WIMP와 비슷하게 중력을 통해 우주를 구성하고 전자기력도 없습니다.

 

하지만 중력 렌즈 효과에 의한 관측결과 예상값과 너무나 다르게 관측되었기에 

이제는 더 이상 후보로서는 거론되지 못하는 물질이기도 합니다.

 

지하에서 암흑물질을 연구하는 과학자들

 

한국에서도 이러한 암흑물질의 정체를 밝혀내기 위한 실험을 하고 있는데요

2016년부터 첫 번째 후보였던 WIMP를 감지하기 위해  

경상북도 양양의 지하실험실에서 "COSINE" 프로젝트를 진행하고 있습니다.

 

세계적으로 많은 연구진들이 지하실험실에서 하는 이유가 몇 가지 있는데요!

먼저 지상의 방사선이 차단되고 소음으로부터 방해가 덜하기 때문입니다.

그리고 다른 물질 혹은 입자와의 상호작용을 최소화할 수도 있죠.

 

세계 각국이 암흑물질의 정체를 파해치기 위해 막대한 예산과 노력을 쏟아붓고 있는 만큼

우주의 비밀을 풀어낼 날도 멀지만은 않게 느껴집니다!

 

이상 흥. 재. 과였습니다!

 

혹시 암흑물질과 암흑에너지에 대해 궁금하신가요???

 

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[우리는 우주의 단 5%밖에 알지 못한다 : 암흑물질과 암흑에너지] 

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우리는 우주의 단 5%밖에 알지 못한다 : 암흑물질과 암흑에너지