[스크랩] 3종 뉴트리노, 제로존 이론 현재 용의자 체포 중

 

동방의 해뜨는 나라 대한민국,

 

21세기 초강대 과학국가 부상이

그리 얼마 남아 있지 않은 것 같습니다.

 

 

우리가 살고 있는 아름다운 초록별 행성인 지구는 그 반지름 약 6400km, 질량 제원 약 6 * 10^24 kg 입니다.

이런 지구 7개를 포개놓아도 순식간에 뚫고 지나가는 수수께기 같은 중성미자(뉴트리노,neutrino)

 

중성미자는 핵물리학과 소립자 물리학의 최전선에 서서 우주의 기원 및 블랙홀 등 시간과 공간, 에너지 물질에 관한 심오한  자연과학의 정체를 밝히는데 핵심 열쇠를 거머 쥐고 있다고 알려져 있습니다.

 

이 뉴트리노에는 3가지 종류가 있는 것으로 밝혀졌는데 바로 전자 뉴트리노, 뮤온 뉴트리노, 타우 뉴트리노 입니다.

 

한때 이 뉴트리노의 속도가  빛의 속도를 초과한다는 CERN의 발표가 있어서 세계 주요 언론들은 일제히 1면 톱으로 전세계로 타전한 바 있습니다.

 

질량을 가진 어떤 입자의 속도가 광속을 초과하면 <아인슈타인>의 상대성 이론이 폐기될지도 모른다는 충격속에 과학을 사랑하는 수 많은 세계의 매니아들이  엄청난 관심을 가졌지만 얼마 후에 사실이 아닌 것을 CERN에서 정정 보도를 낸 바 있습니다.

 

여하튼, 물질 입자로서 겨우 겨우 존재한다는 이들 뉴트리노의 절대 질량(absolute mass)의 하나만이라도 밝혀내는 사람이 있다면 아마 노벨상 0 순위가 아니라 그야말로 000 순위가 된다는 데 물리학자들은 추호도 의심이 없습니다.

 

 

거의 반세기 이상에 걸쳐서 CERN(유럽 공동 원자핵 연구소), Feri.Lab.(미국 페르미연구소), KEK(일본 고에너지 원자핵연구소) 등이 수많은 국제 연구 실험기관들은 수조원의 자본을 퍼부으면서 세계의 내노라하는 우수한 1급 과학자들이 밤잠을 새우면서 추적에 나서고 있지만 뉴트리노의 절대질량을 밝혀 내는데 거의 현대 자연과학 이론과 기술로서는 불가능한 것으로 알려져 있습니다.

 

단지, 개별 뉴트리노의 두 질량 제곱 절대차이 만이 근사적 실험 데이터만이 확고하게 받아들여지고만 있습니다.

 

아래는 61개국을 회원으로 가진 PDG에서 2011년 최근 검토하여 게시된 뉴트리노 질량 관련 첨단 실험데이터 입니다.

 

제로존은 이미 카페를 통해 3종 뉴트리노 질량들에 관한 제로존 이론의 최근 연구소식(3종 뉴트리노 간의 수학적 대칭성, 놀랄만한 규칙적 패턴의 존재)들을 소개한 바 있습니다.

 

위에 올린 관계식들은 국내외를 막론하고 이 실험데이터에 대한 해석의 실마리를 찾아내는 것이 해운대 여름 해수욕장 모래사장에서 떨어진 바늘 찾기와 같이 거의 불가능 하거나 아니면 70억 인구중에서 아주 극소수의 물리학자들만이 겨우 겨우 실마리의 끝을  탐색하고 있는지 모릅니다.

 

국내는 소립자 물리학자중에서 뉴트리노를 집중해서 연구하고 있는 학자들은 손가락으로 꼽을 정도 입니다.

 

이 분야의 연구에 관련되는 인적, 물적 인프라는 말로 표현하기 힘들 정도로 열악하다는 정도만 알고 있으면 됩니다.

 

연구 진척이 무진장 느릴 뿐만 아니라 보따리 싸고 나가기에 딱 안성맞춤인 분야입니다.

 

제로존은 이미 올린 연구소식 이외에 이들 수수께기 같은 관계식에 대한 해석이 거의  완료된 상태 입니다.

 

현재 제로존은 겨우 겨우 존재한다는 이들 3종 중성미자에 대한 강력한 용의자의 신변을 체포해 놓고 있습니다.

 

꼼짝 달싹 할 수 없는 증거를 다소 확보해 놓았지만 워낙 3종 중성미자란 놈이 하도 용의주도해서 빠져나갈 궁리만 하고 있어 그 신변 확보에 애를 태우고 있습니다.

 

범인에 관한 증거 자료는 전문 변호사의 조서 기술이  필요할 수도 있기 때문입니다.

 

위의 관계 수식 및 데이터에 관한 간략한 이야기를 소개해 봅니다.

 

뉴트리노에 관한 정보는 네이버 지식인에 검색해 보면 나름 정보를 얻을 수 있습니다.

 

그러나 위 식은 뉴트리노 관련 전문가만이 취급할 수 있는 정보라서 관련 논문을 보지 않는 한 무슨 뜻인지 도무지 알 수 없습니다.

 

〔 1 〕식의 m기호는 질량을 표현하는데 아래첨자 21은 뮤온 뉴트리노에서 전자 뉴트리노로 변환해 나가는 과정을 설명합니다.

 

이야기한 바와 같이 각각의 절대 질량을 알 수 없고 오랫동안의 다양한 이론 실험 기반으로 수학적 행렬식(3*3 matrix)으로 실험으로 측정할 수 있는 방법을 알아냈는데 그것이 바로 두 뉴트리노의 질량 제곱 차에 관한 실험 수치(단위는 전자볼트 eV) 입니다.

 

〔 2 〕식의 m기호도 질량을 표현하는데 아래첨자 32는 타우 뉴트리노에서 뮤온 뉴트리노로 변환해 나가는 과정을 설명합니다.

 

절대 질량과 달리 향 질량(flavor mass)이라는 명칭이 있는데 이 질량은 뉴트리노 들간의 전환과정 곧, 이것을 진동 또는 오실레이션(oscillation) 이라는 말로 설명하는데 칼로 자르듯이 특정 절대 질량을 명확히 기술 하는 것이 아니고 서로의 전환 과정에서 어쨋든 실험적으로 측정된 질량(이를 유효질량, effective mass)을 말 합니다.

 

그러니까 실험적으로 드러난 질량에 대한 설득할 만한 추론적 지식과 관계 수식 그리고 데이터를 기술해야 합니다.

 

정말 쉬운 일이 아니지요. 그래서 <패턴>을 알아 낸다는 것이 하늘에 떠 있는 별따기와 같다고 비유한 것 입니다.

 

초신성이 폭발하는 과정에서 오실레이션 현상이 발견되어 뉴트리노가 질량이 존재한다는 것을 확인한 것은 이미 잘 알려져 있습니다.

 

노벨상도 수상되었고요.

 

그래서 뉴트리노 믹싱(neutrino mixing)이라는 용어로 오실레이션 과정에서 일어날 수 있는 현상론적 사정을 설명해 주는 논문들은 상당량 알려져 있습니다.

 

제로존 이론의 연구가 흥미로운 점은  3종 뉴트리노 간에 특이한 패턴이 존재한다는 수학적 대칭성과 아울러 군더더기 없는 관계식에서 도출한 질량이 PDG의 데이터와 놀랄만한 정합성을 보이고 있다는 점 입니다.

 

이번의 게시글에서 올린 관계식과 수치는 순수하게 제로존 이론의 방대한 최적화 작업에서 나온 관계식으로 설명할 것 입니다.

 

이는 왜 하필 뉴트리노가 그러한 질량 패턴을 가지는지에 대한 실험적 해석에 관한 내용입니다.

 

지금 자연과학의 이론과 기술로서는 돌파해야 할 엄청난 장애가 도사리고 있습니다.

 

순수한 국산 토종 제로존 이론으로 현재 구축된 20억 라인의 데이터 베이스의 가치가 빛을 발할 시간이 그렇게 오래 남아 있는 것 같지 않아 보입니다.

 

문제는 충분히 올바른 추론 아래 기술된 수식과 데이터 들이라 하더라도  그 이론이 엄격히 옳다는 것을 증명하는 것은 또 다릅니다.

 

복합적인 변수가 존재한다고 할 수 있습니다.

 

그래서 제로존 이론의 첫번째 논문이 얼마나 중요한지 또 한번 절감해 보기도 합니다. 얼마나 대견스럽고 고마운지 모릅니다.

 

이 논문에 의존하지 않고서는 용의자 신변 확보에 대단한 어려움이 놓일 수 있기 때문입니다.

 

 

진인사 대천명(盡人事待天命)

 

 

[출처] 노벨상 000순위 3종 뉴트리노, 제로존 이론 현재 용의자 체포 중 (제로존 이론 공식 카페) |작성자 제로존

제로존 ;

2012년 6월 30일 이달의 마지막 토요일 새벽 3시경에 있었던 사건을 이번에도 카페 기록에 올려 놓아야 할 것 같습니다.

이런 기록이 없으면 나중에 어떻게 해서 이런 공식을 얻게 되었는지 잊어버리기 십상이기 때문입니다.

소립자 중에서 경입자로서 뮤온(muon)이라는 이름을 가진 놈이 있습니다.

이 뮤온은 전자와 타우 라는 입자와 함께 전자의 성질과 전혀 다르지 않습니다만은 딱 한가지 질량만이 전자의 질량과 다릅니다.

2011년 PDG 발표에 의하면 전자의 질량에 대한 상대적 크기 비율이 다음과 같습니다.

m_u / m_e = 206.768 284 3(52)

 

 

전자의 질량보다도 대략 206배 정도 무겁습니다.

노벨 물리학 수상자인 <라비>는 전자의 발견에 이어 뮤온이 발견되고 그 뮤온의 성격이 전자와 하등 다를바 없다는 것을 알게 된 이후로 다음과 같은 괴성을 저질렀습니다.

"하나님은 전자 하나만 있으면 되지 왜 하필 뮤온을 맹글어 놓았습니까? "

이런 사유는 주변의 물리학자들도 마찬가지로 의문을 가졌지만 지금도 사정은 전혀 다르지 않습니다.

그러니까 왜 존재하는가는 묻지 않고 그냥 현상론적으로 뮤온의 역할을 기술해내고 있는 것 입니다.

 

소립자를 연구하는 제로존도 뮤온의 역할에 대해서 꽤나 궁금한 적이 있습니다.

비록 그 연구가 쌀독 채우는 가정사와 거의 관련이 없지만 우리가 사는 세계를 묘사하는데 중요한 역할을 하고 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다.

제로존이 특이한 사고 실험의 덕분으로 게시글에 올린 '겨우 존재한다는 중성미자'의 질량 및 패턴을 나름 발견한 사연이 있는데 이 사연의 중심에 전자의 사촌이라고 할 수 있는 뮤온이 아주 중요한 역할을 한다는 것을 알아챘습니다.

조금 내용이 재미가 없고 생소하지만 소위 베타 반응의 결과로 중성미자가 생성된다는 것은 잘 알려져 있습니다.

여기서 뉴트리노의 생성에 있어서 중요한 용의자는 핵자로서 양성자, 중성자 그리고 경입자로서 전자, 뮤온, 타우를 자연스럽게 지목하지 않을 수 없었습니다.

양성자, 중성자는 전자보다도 약 1836배와 1838배의 상대적 질량을 가지고 있는데 양성자와 중성자의 얼굴 바꾸기 사연의 중심에 전자와 타우(약 전자대비 3980배) 그리고 그 중간의 206배 질량을 가진 뮤온의 역할에 수사의 중심 무게를 둔 것 입니다.

그래서 뮤온에 대한 실험 현상론에 대해서 다양한 정보를 탐색하게 된 사연이 있습니다.

그리고 드디어 뮤온이 전자와 타우 중간에서 모종의 역할을 해낼 수 있다는 사고 실험은 양성자, 중성자와 관련하여 중성미자의 탄생에 관한 기본적인 관계수식을 떠오르게 한 것 입니다.

이때 밤의 역할이 중요하다는 것을 여러번 언급한 바 있습니다.

뮤온이 어떤 역할을 하고 있는가를 가르켜 주십시요 하고 말입니다.

중략하고 드디어 관계식이 나오게 된 것 입니다.

실험 데이터와 잘 맞고 '빙고'를 외친적이 있습니다.

문제는 뮤온의 질량과 타우의 질량을 지금까지 알려진 실험데이터 보다도 더 정교하게 알아야 할 필요성이 대두된 것은 한 10 여년 되었습니다.

제로존 이론 가상 가속기의 도움을 받을려고 하면 이들 질량 제원에 대한 이론적 수치가 반드시 필요하기 때문입니다.

전자의 질량에 대한 불확도의 수준으로 말입니다.

그동안 뮤온과 타우의 이론적 계산은 수십번 수정해야 했습니다.

한쪽의 실험 데이터는 맞는데 또 다른 쪽의 실험 데이터와 정합시키는 것이 정말 쉽지 않기 때문입니다.

 

그러한 수정의 역사는 제로존의 연구 노트를 보면 시간대별로 연도별로 엄청난 시행착오를 계속하고 있다는 것을 잘 보여주고 있습니다.

소립자 뮤온은 중력 상수 및 기체 상수 등 기본적인 물리상수들과 연관돼 있기 때문에(이런 내용은 전혀 알려져 있지 않습니다.) 기본적인 물리상수의 수치를 제일 우선적으로 구축해 놓지 않으면 안된다는 어려운 세월도 이미 겪은 바 있습니다.

이제는 단위 및 기본상수에 대한 실험 데이터보다도 대단히 정밀한 수치와 그러한 수치가 나올 수 있는 다양한 관계식도 이미 완료돼 있습니다.

 

이러한 배경을 가지고 뮤온의 수치를 찾아내는데 드디어 10년 만에 오늘 아침 새벽, '빙고'하고 찾아내게 된 사연이 있었습니다.

그래서 오늘 이 역사적 증거를 카페에 올리고 있는 것 입니다.

뮤온의 질량을 계산하는 아주 예쁜 수식이 불확도가 대단히 낮은 관련 물리량들의 센타값(표준오차중심) 을 모조리 만족시키고 있다는 것을 확인한 것 입니다.

이러한 작업은 일일이 어떤 수치영역에서 하나하나씩 손 작업으로 해 낸 것인데 처음에 의도할 때는 아마 이번에도 불가능 할지 모른다고 미리 그런 걱정을 했던 것 입니다.

 

여하튼 이러저러한 물리량들의 실험 데이터 센터를 모조리 정합시키기 위해서는 계산된 어떤 수치

1.000 001 725 588 779 049 392 809 562 017 8 ......이라는 수치를 반드시 구해내야 된다는 강박 관념에 매여 있었던 것 입니다.

자연은 특별히 자연수를 좋아하기 때문에 이러한 자연수 조합이 있을 수 있는가를 조사해 본 것 입니다.

 

하한 숫자 76 그래서 77, 78, 79, 80, 81, 82, ......... 100 그런데 일일이 확인해 본 결과 그런 자연수가 없었습니다.

중간에 별도의 초월 수가 개입할까 이러면 이러한 조합은 정말 무한대라서 시도조차 할 수도 없습니다.

그 다음 상한선 137 그래서 136, 135, 134, 133, 132, 131, 130, 129 ........... 아~ 정말 짜증나네요.

그래도 다시 더 해보자 128, 127, 126, .......110 이 숫자들에도 없군요.

제로존은 자리에서 일어나서 커피를 타먹기 위해서 자리에 일어났습니다.

이 순간에 옆쪽 컴퓨터로 옮겨서 뉴스도 보고 제로존 카페도 슬쩍 봅니다.

이제 거의 10개의 수치 밖에 남지 않았습니다.

다시 정좌하고 109, 108, 107, 106, 105, 104, ..... 아~ 없을 것 같네요.

이것만 하고 자자......... 그리고 103 ........ 잠이 오네요.

그리고 102를 올려보자........ 아니! 이게 뭡니까?

(5682/5681)^1/102 = 1.000 001 725 588 322 221 481 967...............

 

세상에 이런 일이 12자리 일치 ! 그래도 미리 확신은 금물!

적어도 9자리 이상이 맞아야 제대로 뭐가 될 것 같은데, 척 봐도 이번에는 제대로 될 것 같은데 ............

이 순간 잠이 펄쩍 깼습니다. 그리고 이 수치를 대입하여 다른 물리량들간의 오차가 어떤지 일일이 하나하나 확인해 보았습니다.

정말 난리가 났습니다.

제로존이 마음에 담아 왔던 뮤온에 관한 이쁜 수식들이 드디어 활기를 찾게 되었던 것 입니다.

그동안 10년 동안 속을 썩여왔던 뮤온 질량에 관한 주장할만한 데이터 값이 나오게 된 것 입니다.

제로존은 노트에 다음과 기술했습니다.

" 거의 기적에 가까운 일들이 일어났다. 2012년 6월 30일 새벽 3시 28분 "

나머지 101은 아예 들어맞지도 않았습니다.

니는 다음에 보자........ see again !

 

가령 중양성자의 양성자에 대한 질량비는 불확도가 대단히 낮아서

1.999 007 500 97 (18 )

그런데 제로존이 대입한 예쁜 공식에 이 수치를 넣으면

1.999 007 500 970 92 ........

양성자에 대한 뮤온의 비는 8.892 484 00 (22)

그런데 제로존이 대입한 예쁜 공식에 이 수치를 넣으면

8.892 484 001 2........

뮤온의 전자의 상대비는 206.768 284 3 (52)

그런데 제로존이 대입한 예쁜 공식에 이 수치를 넣으면

206.768 284 320 051 ........

 

중양성자의 전자대비 질량비는 3670.482 965 2 (15)

그런데 제로존이 대입한 예쁜 공식에 이 수치를 넣으면

3670.482 965 189 288 ........

이것 뿐만 아닙니다......... 어떻게 똑같은 하나의 수치가 이렇게 다양한 실험데이터를 기분좋게 만족시키고 있는 것인지 .......... 그러니 신선놀음에 도끼자루 썩는다는 소리 들을만 하지요.

이건 정말 기적이 일어난거죠.......... 실험 데이터의 표준 센터값에 그대로 적중, 정말 미치겠네.......... 누가 알아주지도 않고 ...........

김실장은 미리 이럴줄 알고 제로존이 마주보는 창가앞에 잘 보이도록 스텐드에 하얀 백지를 붙혀 다음과 같이 써 놓았습니다.

 

"일찍 자래이~ 내일 근무해야 덴데이~"