[대학저널 이희재 기자] 부산대학교(총장 전호환) 연구진이 소속된 국제공동연구그룹이 실험을 통해 세계 최초로 토네이도보다 강력한 소용돌이를 측정했다.
부산대 연구진(STAR 한국연구진 대표 유인권 물리학과 교수 등)이 참여한 미국 브룩헤이븐 국립 연구소(BNL)의 스타(the Solenoid Tracker at RHIC, STAR) 실험그룹이 최근 우주에서 가장 강한 소용돌이를 측정해 관련 연구결과를 과학 분야 세계적 권위지인 '네이처(Nature)'지(IF 38.138) 8월 3일자에 표지논문으로 게재했다.
'스타(STAR)'는 1999년부터 시작된 대표적인 중이온 충돌 실험 그룹이다. 현재 세계 13개국 500여 명의 과학자와 기술자들이 협업해 국제 공동연구를 수행 중이다. 지난 2010년과 2011년, 2015년에 반물질 입자를 발견해 관련 논문을 '네이처'와 '사이언스'지에 게재했다.
앞서 이 그룹은 지난 2005년 대형가속기를 통한 중이온 충돌 실험에서 생성된 물질의 상태가 점성이 거의 없는 완전유체(perfect fluid)임을 관측했다. 이는 우주의 초기상태일 것으로 예측되는 쿼크-글루온 플라스마(Quark-Gluon Plasma, QGP)의 존재에 대한 중요한 증거로 여겨진다. 이러한 고온·고압의 쿼크-글루온 플라스마 상태는 고에너지 중이온 충돌 실험을 통해서 재현 가능하다. 스타 그룹은 금핵-금핵 충돌 실험을 통해 이 극한 조건에서의 물질상태에 대한 연구를 진행해오고 있었다.
이 과정에서 다양한 핵종(양성자·구리·금·우라늄 등)을 양쪽에서 충돌시키는 원자핵 충돌실험이 이뤄져왔다. 특히 이번에 중심에너지 80~400억 전자볼트의 금핵-금핵 충돌실험에서 소용돌이를 측정했다. 그 결과 지금까지 실험에서 측정된 소용돌이보다 10의 19제곱 배 이상, 자연의 토네이도 기록보다는 10의 23제곱 배 강력한 우주최강 소용돌이를 측정하는 데 성공했다.
유 교수는 "이 같은 연구는 최초의 우주에서 생성된 입자들이 어떻게 결합해 현재 우리가 보고 있는 원자·분자와 같은 물질세계를 만들었는지에 대한 근원적인 질문에 대한 연구"라며 "앞으로도 여러 가지 다양한 방법으로 이 물질상태에 대한 연구를 계속해 물질의 근원과 그 진화과정을 알아내고자 한다"고 말했다.
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