-“시험 망했다…일주일 전 과거로 돌아갈래!”
-빛보다 빠른 가상입자 ‘타키온’으로 시간여행 할 수 있나?

누구나 한 번 쯤은 시간을 되돌리고 싶은 적이 있습니다. 시험을 망치거나 지각을 했을 때와 같이 과거에 후회됐던 일을 바로잡거나, 미래로 가서 새로운 세상을 경험하고 싶은 때 말이에요. 물리학자들은 빛의 속도보다 빠르게 운동하는 ‘타키온’이 발견되면 시간여행이 가능해진다고 말합니다. 과연 그게 진짜일까요?


-이 기사는 초등 잡지 <톡톡> 11월호에 실린 내용입니다.
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빛보다 빠른 가상입자 타키온!
빛은 물체를 이루는 아주 작은 물질인 입자(알갱이)성, 공간에 퍼지는 움직임인 파동성을 동시에 가지고 있습니다. 빛은 1초에 약 30만㎞를 날아갈 수 있는데, 이 속도라면 지구를 1초에 7바퀴 반이나 돌 수 있어요. 현재는 1905년 발표된 알버트 아인슈타인의 특수상대성이론에 따르면 ‘빛보다 빠른 물질은 없다’고 밝혀져 있는 상태입니다.

그런데 많은 물리학자들은 ‘빛보다 빠른 입자’를 찾기 위해 꾸준히 노력했습니다. 만약 빛보다 빠른 입자가 존재한다면 과거나 미래로 정보를 보낼 수 있게 됩니다. 시간여행이 가능해지는 거예요. 그러면서 빛보다 빠른 현상이 존재한다는 연구결과들도 하나 둘 흘러나오기 시작했습니다.

과학자들은 광속보다 빠른 입자가 존재할지도 모른다는 가정을 하고 이 입자를 빠르다는 의미의 그리스어 타키(ταχύ)에서 따온 ‘타키온(Tachyon)’이라고 이름 짓고, ‘빛보다 빠르게 운동하는 성질을 가졌다’라고 정의해두었습니다.

‘빛보다 빠른 중성미자 발견!’ 실험 오류인 것으로 밝혀져
그런데 지난 2011년 9월 23일(현지시각), 전 세계 과학계를 충격에 빠뜨린 엄청난 사건이 있었어요. 바로 스위스 제네바에 있는 유럽입자물리연구소 세른(CERN)에서 중성미자 추적팀 오페라(OPERA)가 ‘중성미자가 빛보다 빠른 속도를 가졌다’라는 증거를 발표한 것이었습니다.

이들은 스위스 제네바 근처에 있는 연구소 터널에서 730㎞ 떨어진 이탈리아 그란사소 지역까지 중성미자를 쏘아 속도를 측정한 결과, 빛보다 10억분의 60초(60나노초) 빠른 것으로 나타났다고 밝혔습니다. 빛의 속도는 정확히 1초에 2억 9,979만 2,458m를 날아가는데, 이 중성미자는 1초에 2억 9,979만 8,454m를 날아간 것입니다.

속도 측정은 3년 간 1만 5,000번이나 이뤄졌기 때문에 실험 참가자들조차 이러한 결과에 당혹감을 감추지 못했어요. 만약 이 물질이 정말 빛보다 빠른 거라면, ‘빛보다 빠른 물질은 없다’는 전제는 틀렸다는 것이고, 현대 물리학은 잘못된 가설 위에 세워져 있다는 말이었으니까요.

전 세계 물리학자들은 거세게 반발했습니다. 그리고 오류를 찾기 위해 필사적이었죠. 그러던 중 오페라 연구팀은 실험 오류 가능성을 반박하기 위해 실험을 지속하다가 지난 2012년 2월 장치의 오류 가능성을 찾아냅니다.

케이블과 검출기의 컴퓨터가 느슨하게 연결되면서, 이동하는 중성미자의 위치와 시간을 재는 GPS 광신호가 수십 나노초 지연될 수 있다는 것이었죠.

장비의 오류를 고치고 다시 실험을 했는데, 중성미자는 빛보다 빨리 움직이지 않았어요. 결국 타키온의 발견은 실험 과정의 오류였던 것으로 판명됐고, 세상을 떠들썩하게 했던 발견은 2012년 6월 8일 정식 철회됐습니다.


-과연 '타키온'은 실제로 존재할까?
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에듀진 기사 원문: http://www.edujin.co.kr/news/articleView.html?idxno=23032