GPS를 통해 암흑물질 검출을 시도한다 [Space.com] Nature News



Invisible Dark Matter May Show Up in GPS Signals

by Kelly Dickerson, Space.com Staff Writer

2014.12.01

GPS 위성은 네비게이션을 위해 필수적이다. 이제 과학자들이 이 기술을 전혀 예상치 못했던 목적을 위해 사용하려 한다. 우주 도처에 널려있을 불가사이한 암흑물질(dark matter)를 추적하기 위해서이다.

물리학자들은 우주 안에 가시물질(visible matter)의 약 6배 가량의 암흑물질이 존재할 것으로 추정한다. 그러나 수십년 간의 연구에도 불구하고 과학자들은 암흑물질의 존재에 대한 직접적인 증거를 찾지 못했다. 단지 은하들과 다른 천체에 가해지는 중력을 바탕으로 그 존재를 추측할 뿐이다. 암흑물질로부터 오는 추가적인 중력이 없이는 은하들이 서로 뭉쳐있는 이유를 설명할 수 없다고 과학자들은 말한다.

과학자들은 암흑물질이 무엇으로 구성되어 있는지 알지 못한다. 단지 가시세계와 거의 상호작용이 없는 입자들로 구성되어 있을 거라 여겨지는데 이는 암흑물질들의 검출이 어려운 이유일 것이다. [물리학이 풀지 못한 9개의 난제들]

Andrei Derevianko(Reno 소재 the University of Nevada의 물리학 교수)와 Maxim Pospelov(British Columbia 소재 the University of Victoria의 물리학 및 우주학 교수)는 암흑물질은 입자로 만들어진 것이 아니라고 주장해 왔다. 이들은 암흑물질이 위상학적인 흠, 즉 복구될 수 없는 시공간 구조(fabric of space-time)의 찢김과 같은 것이라 생각한다. 그들은 우주를 떠 다니는 암흑물질 조작이 GPS 위성과 원자시계 시스템 간의 교신을 방해할 수 있다고 생각한다.

아직 이론에 불과한 이 암흑물질 조각을 찾기 위해 이 연구진은 Reno에 있는 Geodetic Lab의 GPS 데이타를 사용한다. 이는 전 세계의 1,2000 개가 넘는 GPS 위성으로부터 얻어진 데이타이다. 연구자들은 특히 네비게이션을 위해 원자시계를 사용하는 GPS 위성들에 관심을 두고 있다.

지구의 궤도를 도는 GPS 위성과 이들의 지상 네트웍들은 시계를 항상 동기화한다. Derevianko와 Pospelov는 암흑물질 덩어리가 이들 사이를 지날 때 동기화에 방해가 일어날 것이라고 생각한다.

"원자시계의 동기화가 틀어진 곳이 바로 시공간의 위상학적인 흠인 암흑물질이 지나간 곳이란 말이지요" Derevianko의 말이다. "말하자면 우리는 사람이 만든 가장 큰 암흑물질 검출기로써 GPS 위성군을 사용하고 있는 겁니다."

연구자들은 암흑물질의 스쳐 지나감이 많은 일을 일으키지는 않는다고 말한다. 이는 단지 일억분의 일초 보다 살짝 큰 정도의 비동기화를 일으킬 것이다. 연구자들은 이 이론 상의 암흑물질 덩어리의 움직임이 태양의 폭발과 같은, 원자시계의 비동기화를 일으키는 다른 현상들과 속도의 측면에서 차이를 보일 것으로 생각한다. 이러한 속도의 차는 원자시계에게 각기 다른 영향을 줄 것이라고 연구자들은 말한다.

Glenn Starkman(Ohio 소재 Case Western Reserve University in Cleveland의 물리학 및 우주학 교수, 본 연구와 무관함)은 우선 우주의 움직임을 규정하는 입자물리학 이론이며 현재 널리 받아들여지고 있는 Standard Model의 범위 내에서 암흑물질을 찾은 것이 옳다고 말한다. 즉, 암흑물질을 덩어리가 아닌 입자로 보아야 한다는 것이다. 하지만 힉스 보존이 발견했던, 지구 상에서 가장 큰 입자가속기인 Large Hadron Collider (LHC)와 지하입자검출기를 운영하는 과학자들은 지금까지 암흑물질입자를 찾는데 성공하지 못했다.

Dan Hooper(Illinois 소재 the Fermi National Accelerator Lab의 연구원, 이 연구와 무관함)는 이와같이 특이한 생각들이 암흑물질의 구성에 대한 대안적인 아이디어들을 촉발할 것이라고 말한다. 특히 다음 몇 년 사이에 물리학자들이 암흑물질 입자를 찾아내지 못한다면 대안적인 아이디어에 대한 필요가 더 커질 것이라고 Dan Hooper는 말한다. END



덧글

  • 동굴아저씨 2014/12/05 19:51 # 답글

    기존의 기술들이 항상 새로운 방식으로 이용되긴 하지만 이건 규모가 ㅎㄷㄷ..
  • hyunyi 2014/12/08 17:25 #

    전 지구적 스케일인 거죠.ㄷㄷㄷ
  • 채널 2nd™ 2014/12/06 00:13 # 답글

    암흑 물질 때문에 아니라(?) 어쩌면 중력 자체의 굴곡 -- 이랄까 출렁거림? -- 때문에 GPS 위성이 오동작(?)하는 것은 아닌지.......
  • hyunyi 2014/12/08 17:25 #

    중력 자체의 굴곡이란 지구 중력에 의해 생기는 굴곡 말씀이신가요? 아니면 중력파?
  • 채널 2nd™ 2014/12/08 22:41 #

    태양으로부터 오는 어떤 물결같은 것의 출렁거림? <-- 지구 자체의 중력 편재에 의한 중력의 출렁거림은 그 동안 다 측정되어 있지 않나하고 생각해 봅니다.
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