|
2012년 임진년 새해 세계 과학계에 수 놓을 커다란 과학적 성과들은 무엇일까? 올 한 해 동안 바로 우리 앞에서 일어날 과학계의 커다란 뉴스들은 무엇일까? 우주 생성의 비밀을 풀 힉스 발견을 비롯해, 어느 때보다도 우리의 가슴을 두근거리게 할 커다란 뉴스들이 기다리고 있다.
경제 침체 등 세계는 경제적, 정치적 불확실성 속에서 흔들리고 있지만 과학을 향한 인류의 전진은 계속된다. 영국의 BBC 인터넷 판 뉴스는 “A science news preview of 2012”라는 제목의 기사를 통해 언론의 헤드라인을 장식하게 될, 눈앞으로 다가온 과학적 성과 5가지를 소개했다. 간략하게 정리해 본다.
 |
| ▲ 올해 과학계의 뉴스 1호는 물질의 비밀을 풀어줄 힉스입자의 발견이다. 신비에 싸여 있던 우주탄생의 비밀도 풀릴 것으로 보인다. 이미지투데이 제공 |
1. 힉스입자 발견
무엇보다도 우리가 기대하고 있는 것은 “힉스입자는 존재하는 것일까?”라는 질문에 대한 명확한 답변이다. 전세계가 손꼽아 기다리고 있는 과학뉴스 1위는 우주의 생성비밀을 풀어줄 힉스입자의 발견이다.
1960년대 영국의 이론물리학자 피터 힉스(Peter Higgs)가 처음으로 주창한 이 입자는 이론상으로 우주 빅뱅 때 잠깐 나타났다 사라졌다. 그러나 입자물리학에 널리 수용되고 있는 입자다. 이 입자는 우주의 가장 필수적이면서도 기본적인 구성요소(building block)로 물질이 왜 '질량(mass)’을 갖게 됐는지를 설명할 수 있다.
실제로 발견되면 우주를 이루고 있는 입자의 표준모형 가설이 입증되고, 우주의 신비가 한 꺼풀 벗겨지게 된다. 이론물리학에 따르면 우주 만물을 구성하고 있는 입자는 기본 입자(소립자) 12개(쿼크 6개, 렙톤 6개)와 힘을 전달하는 매개 입자 4개(광자, 글르온 등), 기본입자에 질량을 부여하는 힉스 입자 1개 등 17개로 이뤄져 있다. 이를 표준 모형이라고 한다. 그 가운데 힉스 입자만 모습을 드러내지 않고 있다.
그러나 입자를 발견하려는 '포위망(research area)'은 아주 좁아졌다. 지난해 12월 13일 유럽입자물리연구소(CERN)는 지하 100m 깊이에 있는 거대강입자가속기(LHC)에서 양성자를 충돌시킨 결과 125GeV(기가전자볼트) 영역에서 힉스가 나타났다가 다른 가벼운 입자들로 붕괴한 흔적을 찾았다고 발표했다.
BBC 방송은 “CERN은 빠르면 3월에 LHC를 재가동할 예정이며, 실험이 계획대로 잘 진행된다면 여름쯤 힉스입자 존재 여부에 대한 결과가 나올 것”이라고 전했다.
2. 슈퍼지구
지구와 흡사한 환경을 가진 슈퍼지구 입증도 임박했다. 지난해 12월 5일 나사(NASA, 미국항공우주국)는 케플러 우주망원경이 지구로부터 약 600광년 떨어진 태양계 밖에 물이 있으며 인간의 거주가 가능할 것으로 보이는 별 케플러22b를 찾아냈다고 발표했다. 그러나 대양(大洋)과 대기가 있는지 여부가 관건이다.
이어 12월 20일에는 미국 하버드 스미스소니언 천체물리학센터 연구팀이 지구와 같은 크기의 별 두 개를 찾았다고 주장했다. 2009년 나사가 쏘아 올린 케플러 우주망원경은 지난 2년간 무려 2326개의 슈퍼지구 후보를 찾아냈다. 이를 다시 47개 유력후보로 좁혀내는 등 놀라운 성과를 올리고 있다.
3. 인류의 조상에 대한 유전자 연구결과
인류의 사촌이라고 할 수 있는 네안데르탈인과 4만1천년 전 중국과 지금의 몽골 근처에 살았다는 데니소반인(Denisovan)의 게놈 분석에 성공하는 등 유전학자들은 인류의 조상에 대한 연구에 상당한 진전을 이뤘다.
지난 2011년 인류 조상에 대한 연구에 있어서 상당히 주목할 만한 것은 인류의 조상과 지금도 신비에 싸여 있는 아시아의 데니소반인 사이에 이종교배(interbreeding)가 널리 퍼져 있다는 명확한 사인이었다.
한편 지난 91년 이탈리아 북부 알프스 티롤에서 발견된 5300년 전의 이른바 ‘아이스맨’ 외치(Oetzi) 대한 게놈분석 결과가 올해 안에 공개될 예정이어서 학계의 관심이 집중돼 있다. 이 아이스맨은 얼음 냉동 속에 갇혀 있었기 때문에 상태가 아주 양호한 것으로 알려졌다. 최근 고인류의 게놈분석 기법들이 발전하면서, 인류의 진화 역사를 설명하는 주류 학설에 변화가 나타나고 있다.
4. 그래핀의 상용화
다음은 실리콘을 대신해 반도체 혁명을 가져올 수 있는 ‘꿈의 나노물질’ 그래핀의 상용화다. 흑연은 탄소를 6각형 벌집모양으로 층층이 쌓아 올린 구조로 이루어져 있는데 그래핀은 이 흑연에서 가장 얇게 한 겹을 떼낸 것이라 보면 된다. 탄소동소체(同素體)인 그래핀은 탄소나노튜브, 퓰러린(Fullerene)처럼 원자번호 6번 탄소로 구성된 나노물질이다.
2차원 평면 형태를 갖고 있으며, 두께는 0.2nm(1nm은 10억 분의 1m) 즉 100억 분의 2m 정도로 엄청나게 얇으면서 물리적,화학적 안정성도 높다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다.
강도는 강철보다 200배 이상 강하고, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높다. 또 탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다. 탄소나노튜브보다 균일한 금속성을 갖고 있기 때문에 상업적으로 응용될 가능성이 더 크다.
 |
| ▲ 오는 8월6일 화성에서 가장 깊은 게일분화구에 안착할 화성탐사로봇 큐리오시티. NASA 관계자들은 화성탐사가 성공적으로 끝나면 화성의 역사를 비롯해 생명체 존재 가능성 여부도 어느정도 드러나 화성의 비밀이 풀릴 것으로 내다보고 있다. NASA 제공 |
5. 화성탐사로봇 큐리오시티
그 동안 실패를 거듭한 화성탐사에 대한 조롱과 야유는 사라질 것이다. 오는 8월 6일 화성에서 가장 깊은 게일(Gale) 분화구에 안착하게 될 나사의 3세대 화성탐사로봇 큐리오시티(Curiosity)의 활동에 주목해야 할 것이다.
게일 분화구는 10억년에 가까운 화성 역사를 설명해 줄 흙더미 층(層)을 간직하고 있는 것으로 알려져 있다. 또한 화성생명체의 존재 가능성에 대해서도 어느 정도 실마리를 풀어줄 것이다. 화성의 비밀이 풀릴 날도 머지않았다. | 
저작권자 2012.01.06 ⓒ ScienceTimes
