반물질 양전자를 한 달간 가둬두는 데 성공

핵심 요약

• 반물질은 통상의 물질과 만나면 소멸하므로 연구가 어려웠지만, 미국 과학자들이 단일 양전자를 약 한 달간 가두는 데 성공했다.
• 방사성 나트륨-22가 붕괴할 때 방출하는 양전자를 냉각 텅스텐 결정을 통해 감속시킨 후, 정전기장과 자기장으로 절대영도에서 0.3도 위의 진공 상태에 가두었다.
• 이 방식은 양전자를 벽 없는 용기에 무기한으로 보관할 수 있으며, 연구팀은 이미 유사한 장치로 전자의 자기 모멘트를 1조 분의 1 정도 정확도로 측정한 경험이 있다.
• 연구팀은 양전자의 자기 모멘트(자기장의 강도와 방향)를 측정하려고 하는데, 이는 양전자의 스핀 방향 전환에 필요한 에너지와 기저 상태에서 첫 번째 여기 상태로의 전이에 필요한 에너지를 결정해야 한다.
• 입자물리학의 표준 모형에 따르면 양전자는 전자와 정확히 반대의 자기 모멘트를 가져야 하며, 만약 차이가 있다면 우주가 반물질이 아닌 물질로 이루어진 이유를 설명하는 단서가 될 수 있다.
• 우주론에 따르면 빅뱅 직후 물질과 반물질이 거의 같은 양으로 존재했지만 대부분 소멸했고, 남은 물질의 소량 초과분이 별과 행성을 만들었다.
• 이 연구는 물리학이 시간 역전, 입자와 반입자 교환, 좌우 반전에 대해 동일하게 유지되어야 한다는 기본 대칭성을 시험할 수 있는 기회를 제공한다.