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지난달 23일 '중성미자가 빛보다 빠르다'는 주장이 제기된 지 한 달이 넘은 지금까지도 세계 물리학계의 관심은 이 주장의 진위에 쏠려 있다. 이 주장이 옳다면 100년간 '절대 진리'처럼 여겨온 아인슈타인의 특수상대성이론은 틀린 것이 된다.

이 주장을 처음 소개한 논문 초고 온라인 등록 사이트 '아카이브'(ArXiv.org)에는 27일 현재 관련 논문만 100여 편 올라와 있다. 이달 초까지만 해도 대세는 중성미자가 빛보다 빠르다는 주장이었다.

영국 과학주간지 '뉴사이언티스트'는 5일자에 이 중 몇 가지를 소개했다. 중성미자가 4차원 시공간 외에 '여분의 차원(extra dimension)'을 지름길로 이용하면 된다, 중성미자가 우주가 아닌 지구에서는 빛보다 빨리 움직일 수 있다, 중성미자는 암흑물질을 이용해 쉽게 이동하지만 빛은 오히려 암흑물질 때문에 느려진다 등 다양한 가설이 나왔다.

하지만 이달 중순 이후 이런 분위기에 제동이 걸렸다. 물리학 저널에 공식 등재될 첫 번째 논문이 나왔다. 들떠 있던 물리학계는 이 소식으로 냉정을 되찾은 분위기다. 주인공은 미국 보스턴대 교수인 앤드루 코언과 셸던 글래쇼. 코언 교수는 끈이론(string theory)의 대가이며 글래쇼 교수는 1979년 노벨 물리학상을 받은 입자물리학계의 석학이다. 이들은 지난달 29일 '아카이브'에 '중성미자 속도에 관한 새로운 제약(New Constraints on Neutrino Velocities)'이라는 논문을 올렸다. 빛보다 빠른 중성미자를 처음 제안한 오페라(OPERA) 팀의 결론에서 중성미자의 에너지가 이론적으로 계산한 값보다 너무 높다는 내용이었다.

오페라 팀은 중성미자가 평균 17.5GeV(기가전자볼트·1GeV=109eV)의 에너지를 가지고 스위스에서 이탈리아까지 730km를 이동했다고 주장했다. 반면 코언과 글래쇼 교수는 이론상 12GeV를 넘을 수 없다고 못 박았다.

박성찬 전남대 물리학과 교수는 "초(超)광속으로 움직이는 입자가 특정한 빛을 내놓는 '체렌코프 복사'를 한다는 사실은 오래전부터 잘 알려져 있다"면서 "두 교수의 주장은 여기에 근거를 둔 것"이라고 설명했다. 물리학계는 오페라 팀 대신 두 교수의 손을 들어줬다. 미국물리학회가 발행하며 가장 권위 있는 물리학 저널로 불리는 '피지컬 리뷰 레터스'는 11일 이들의 논문을 '최종 수락(accept)'했다고 발표했다. 몇 주 뒤면 논문이 출판된다는 뜻이다. 한편 오페라 팀은 21일부터 스위스 유럽입자물리연구소(CERN)에서 날아오는 중성미자를 다시 검출하는 '최후의 실험'에 돌입했다. 실험은 다음 달 6일까지 이어진다.

이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com

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