2016년에 해결 할 수 있는 6개의 과학 미스터리

편집부 | 2016-01-26

[SOH] 많은 과학자들도 생명의 기원과 우주의 운명에 관한 많은 사건을 이해하지 못하지만 그래도 그들은 이러한 문제를 풀어나가기 위해 꾸준히 노력하고 있다.

기후 협의 초안과 왜행성 사진 및 화성에 물이 흘렀다는 증거의 발견으로 2015년은 과학계에 있어 굉장한 성과가 있는 한 해였다고 평가되고 있다.

1. 물리학의 “표준모형”을 뛰어넘는 것은 무엇이 있을까?

2012년 대형 강입자 충돌기가 (The Large Hadron Collider；LHC) 힉스입자(Higgs boson)를 발견하여 큰 공로를 인정받았다. 2015년 대형 강입자 충돌기는 몇 년 동안의 업그레이드를 거쳐, 두 번째 가동을 시작했다. 이번에는 두 배로 업그레이드된 양성자 충돌을 선택했다. 이번 달의 첫 번째 실험은 새로운 입자의 실마리를 풀어줄 것으로 기대된다.

2. 다원소를 계속 만들어 낼 수 있을까?

1930년대부터 과학자들은 입자충돌로 인해 새로운 인조 원소를 만들어 낼 수 있다고 하였다. 현재 주기율표상에 있는 24개의 인공합성 원소의 이름만이 사람들에게 알려져 있는데, 사실 다른 118개의 이름 없는 원소도 존재한다. 현재 117개 원소와 정부 측이 확인한 4개의 새로 발견된 원소가 주기율표에 기재되어 있다. 과거에는 122개 원소가 발견되었지만, 이것은 잘못 된 발견이라고 사람들은 여겼다. 과학자들은 아직도 주기율표상의 원소를 더 늘리고 싶어 하고, 120개 이상의 원소를 만들어 내고 싶어 한다. 근래 가장 큰 발견은 중성자 과도 28을 “핵심탄두”로 만든 것과 또 다른 대량 원자핵 속에 있던 것을 새로운 원소로 만든 것이다. 이 실험의 성공과 실패율은 핵 실험의 성과에 달려있다. 더 나아가 대량의 표적 원자를 공격하여 많은 대량의 원자를 탄두로 만드는 것을 더 큰 성과라고 여기고 있다. 수많은 인공 합성 원소처럼 빨리 쇠퇴하여 없어져 버리는 것이 아닌, 새롭고 안정적인 원소가 발견되기를 과학계에서는 기대하고 있다.

3. 암흑물질이란 무엇인가?

암흑물질은 신비로운 물질로 여겨지고 있으며, 우주에 광범위하게 분포 되어있다. 또한, 항성, 행성과 일반 물질보다 5배가 더 많게 구성되어 있다. 이런 이유 때문에 지금까지 우리는 간접적으로 증명할 수밖에 없었다. 지구의 천문 관측을 보면, 암흑물질이 항성과 행성에 존재하고 있다는 것을 알 수는 있지만, 우리가 직접적으로 암흑물질을 측량하는 것이 아니면 그것이 정확히 어떤 것인지 알 수 없고, 또한 이것이 입자물리학의 표준모형에 부합되는지도 알 수 없다.

4. 화성 혹은 다른 행성에 생명의 흔적이 있을까?

지구상 어디에서든 물의 흔적을 찾을 수 있다. 사막 중앙 혹은 해양 깊은 곳에서도 생명의 흔적을 찾을 수 있다. 이 같은 추론에 의하면 다른 행성에도 물이 있다는 것이고, 이는 곧 생명의 흔적을 찾을 수 있다는 것을 의미한다. 최근 화성 조사를 보면 우리가 크게 주목할 만한 발전 사항을 볼 수 있다. 그것은 바로 화성에 물이 있었다는 것이다. 심지어 최근에는 소금물이 흘렀다는 흔적이 발견 되었다. 이처럼 끝없는 화성에 대한 연구로 2016년 Juno probe연구에서는 목성에도 물이 존재한다고 밝혔었다. 이 밖에도 우리는 생명 흔적을 토성 위성(Enceladus；토성의 위성)에서 찾았다. 토성 위성에는 얼음이 가득 얼었던 조각들이 있었고, 수증기가 분출되었던 흔적으로 토성 위성이 태양계에서 (지구 외에) 생명이 살 수 있는 가장 적합한 곳으로 떠오르고 있다.

5. 중력파는 존재할까?

멕스웰 방정식의 전력과 자기력의 예측은 전자파가 빛과 같이 존재 한다고 밝혔다. 아인슈타인의 상대성 이론 중에도 잔잔한 물결과 같은 구조로 시공간에 존재하는 중력파(gravitational wave)가 있다고 예측하였다. 하지만 2015년 100년의 아인슈타인 상대성이론을 기념하는 자리에서도 이런 중력파에 대한 발견을 찾을 수 없었다.

이것은 너무나도 미세하기 때문에, 레이저 간섭계 중력파 관측소(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory；LIGO)도 4킬로미터 상당의 장축 기계를 이용하여, 전환을 유발 할 때 양성자(중성자와 같이 원자핵으로 이루어짐)보다 1만 배나 작은 파동이 일어난다는 것을 겨우 찾아냈다. 대형 강입자 충돌기와 같이 레이저 간섭계 중력파 관측소는 업그레이드를 거쳐, 2015년에 재가동 되었다. 재가동 되었던 일주일동안은 중력파의 발견에 대해 많은 유언비어가 있었다. 하지만 지금까지 LIGO는 어떠한 성명도 발표하지 않고 있다. 아마도 2016년에는 아인슈타인의 상대성이론이 맞았다는 증명을 볼 수 있지 않을까 기대가 된다.

6.빅풋(Bigfoot)은 정말 존재하나?

신중히 찾고 있던 전설속의 동물들 혹은 지금까지 발견되지 않은 동물은 존재 가능성이 있다. 연구원들은 소형의 사진기로 “덫”을 놓아 연구하고 있는데, 이것들은 자외선 광으로 원격 조종하여 동물을 추종한다. 대부분 야생 조사 연구를 위해 쓰여 지고, 굉장히 희소하고 사람들이 잡기 힘든 동물을 주로 감시한다. 62년 전 중국에서 발견된 아무르표범(Amur leopard Panthera pardus orientalis)도 이와 같은 방법으로 발견 된 것이다.

무인항공기 (Unmanned Aerial Vehicle；UAVs)혹은 “무인비행기(drones)”도 현재 야생조사연구에 광범위하게 사용되고 있으며, 고층의 조사 및 접근하기 힘든 영역까지 연구 하고 있다. 한 캐나다의 연구에서는 곰이 아직도 거위 혹은 거위알과 같은 음식물을 먹고 있다는 연구 결과를 발표 하며, 이는 북극 날씨가 영향을 준 결과라고 밝혔다. 이런 무인 항공기는 무언가가 발견되기를 기대하며 빅풋이(혹은 탐지가 필요한 동물)서식하는 지역을 계속해서 탐색할 것이다.