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시청시각 : 3:50~4:10
내용(12줄 이상) : 100년 전 반물질의 존재에 대한 디랙의 수학적 예측과 칼 앤더슨의 측정을 통해 반물질은 그 존재를 인정받았다. 그러나 실제로 우리가 만들어 낸 반물질은 분석하기 힘들 정도로 너무 빨리 움직이다가 사라져버린다. 그러나 지난 3월 31일, 세계적인 입자 물리 연구소 CERN에서 반물질을 분석할 수 있을 정도로 느리게 움직이게 하는데 성공했다. 어떻게 했는지 알아보도록 하자. 반물질은 양성자와 전자의 전기적 특성이 일반 물질과 반대인 것을 일컫는다. 예를 들어 반수소는 음전하를 띠는 반양성자와 양전하를 띠는 반전자로 이루어져 있다. 오래 전, 반물질의 존재를 알게 된 과학자들은 입자가속기를 이용해 매우 큰 에너지의 빛을 쏘아 원자로부터 나온 반양성자와 반전자를 합쳐 최초의 반물질인 반수소를 만들었다. 그러나 큰 문제가 있다. 반물질은 물질과 만나면 엄청난 에너지를 방출하며 소멸해버리는 것이었다. 그래서 과학자들은 반물질을 연구하는데 곤욕을 겪고 있었다. 얼마나 심각한 문제이냐면 첫 반수소 11개가 생성되었을 때 약 1억 분의 1초 만에 물질과 반응해 사라져 버릴 정도였다. 다행히 과학자들은 자기장 트랩을 이용해 최근에는 무려 1000초 간 존재하게 하는데 성공한다. 그럼에도 불구하고 치명적인 문제가 있었다. 바로 반물질은 매우 빠르며 CERN에서 연구한 반물질도 시속 300km에 달하였다. 이를 해결하기 위해 과학자들은 레이저 냉각 기술을 사용했다. 이 기술은 40년 전에 발견된 기술로 원자가 흡수할 수 있는 에너지로 레이저를 원자와 마주보는 방향으로 쏘면 원자는 레이저의 빛 에너지를 흡수하면서 레이저가 진행하는 방향의 운동에너지도 흡수하게 되어 속도가 느려진다. CERN의 과학자들은 이 기술이 반물질에도 효과적임을 밝혀내면서 약 시속 30km까지 줄이는데 성공했다. 이는 약 백만 분의 1K의 온도에서의 원자의 속도이다. 이 정도 속도면 반물질을 충분히 연구할 수 있을 것이다.
느낀점(12줄 이상) : 이 영상을 봤을 때 신기했었던 부분이 굉장히 많았다. 반물질이 처음 발견된게 1930년대라는 것도 신기했고 반물질을 시속 30km까지 줄인 것도 신기했고 반물질을 무려 1000초 이상 유지했다는 사실도 신기했다. 그러나 가장 신기했던 점은 이 레이저 냉각 기술에서 도플러 효과가 이용된다는 것이었다. 지금까지 도플러 효과는 은하 속도 측정 등 거시적인 세계에서만 쓰이는 줄 알았는데 이런 미시적인 세계에서도 쓰인다고 한다. 그 원리는 원자와 레이저가 다른 방향으로 이동하면(서로 마주보는 방향으로 오면) 도플러 효과에 의해 실제 필요한 에너지의 레이저보다 진동수를 조금 작게 해야 한다. 그러면 레이저와 원자가 같은 방향에서 충돌한다고 하더라도 원자 기준에서 측정되는 진동수는 실제 필요한 진동수와 달라 원자가 레이저를 흡수하지 못하게 되고 따라서 속도가 더 빨라질 일도 없게 되는 것이다. 아마 반물질이 존재하지 않는 가상의 물질이라고 생각했던 사람들도 있었을 것이다. 그 이유에는 앞 글자인 '반' 자가 주는 느낌도 있겠지만 좀 더 과학적으로 보자면 반물질의 성질들이 거의 안 알려져 있었기 때문인 것 같다. 그러나 이번 연구를 통해 과학자들이 반물질에 대해 더 연구를 하여 성질들을 분석해내고 그것들이 일반인한테도 알려지면 반물질에 대한 사람들의 관심은 매우 커질 것이다. 또한 반물질의 성질이 밝혀지면 반물질로 더욱 많은 것들을 해볼 수 있을 것이라는 사실이 기대가 된다. 먼저 이 세상에 왜 하필 반물질 대신 물질이 존재하는지 알아낼 수도 있을 것이고 SF영화에 나올만한 쌍소멸을 이용한 반물질 폭탄도 만들 수도 있을 것이며 이것 외에도 물질 만으로는 불가능했던 것들을 해낼 수 있을 것이다. 하루 빨리 반물질 연구가 진전되면 좋겠다.