제주대학교 물리학과 고영주 교수가 참여한 국제 공동연구가 25년 넘게 이어진 암흑물질 신호 논쟁에 종지부를 찍는 성과를 거뒀다. 이번 연구 결과는 세계적 권위의 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 9월 3일자로 게재됐다.

암흑물질은 우주를 구성하는 물질과 에너지의 약 27%를 차지한다고 알려져 있지만, 아직 정체가 밝혀지지 않은 미지의 존재다. 암흑물질을 직접 검출하기 위한 다양한 국제적 노력이 이어지는 가운데, 1998년 이탈리아의 다마(DAMA/LIBRA) 실험팀은 매년 주기적으로 변하는 신호를 관측해 암흑물질의 증거라고 주장했다. 그러나 다른 어떤 실험에서도 같은 신호가 재현되지 않아, 이 주장의 진위를 둘러싼 논쟁은 25년 이상 지속돼 왔다.

이번 연구는 코사인-100(COSINE-100) 국제 공동연구팀에 의해 수행됐다. 연구진은 강원도 양양 지하 700m 깊이에 설치된 실험 장비를 이용해 2016년부터 6년 이상 데이터를 수집하고 정밀 분석을 진행했다. 특히 다마 실험과 동일한 검출기를 사용함으로써 실험 간 차이에서 발생할 수 있는 불확실성을 최소화했다. 그 결과, 다마가 주장한 암흑물질 신호는 나타나지 않았으며, 해당 신호가 암흑물질에 기인하지 않았음을 높은 신뢰도로 입증했다.

제주대학교 고영주 교수는 “이번 연구는 한국이 주도한 실험을 통해 세계 물리학계의 오랜 논쟁을 해결했다는 점에서 큰 의의를 지닌다”면서 “국제 공동연구를 통해 얻어진 이번 성과는 한국이 암흑물질 탐색 분야에서 중요한 역할을 하고 있음을 보여주는 사례”라고 설명했다. 이어 “앞으로 정선에 건설된 예미랩에서 진행될 차세대 실험을 통해 암흑물질의 정체를 규명하고, 새로운 물리 현상 탐색에도 도전할 계획”이라고 밝혔다.

이번 성과는 한국 연구진이 세계 암흑물질 연구를 선도하는 위치에 올랐음을 보여주는 중요한 이정표로 그 의미가 크다.