암흑물질 유력 단서 포착? IBS 포함 국제연구진 '윔프' 가능성 신호 관측

LZ국제공동연구팀 연구 결과 日서 발표 등록 2026-09-01 오후 11:00:03 수정 2026-09-01 오후 11:00:03 가 가 [이데일리 강민구 기자] 암흑물질의 유력한 후보 물질인 ‘윔프’의 흔적을 포착한 국제공동연구진의 연구 결과가 1일 일본에서 열린 입자물리학 국제학술대회에서 공개됐다. 기초과학연구원(IBS)은 김영덕 지하실험 연구단장 연구팀이 참여한 암흑물질검출기(LUX-ZEPLIN, 이하 LZ) 국제공동연구진 LUX-ZEPLIN(LZ)이 암흑물질 후보인 윔프(WIMP)의 신호로 해석될 가능성이 있는 입자 상호작용을 관측했다고 1일 밝혔다. LUX-ZEPLIN 주검출기.(사진=기초과학연구원)새로 관측된 신호는 미국 사우스다코타주 샌퍼드 지하연구시설에서 진행한 세계 최대 규모 암흑물질 탐색 실험에서 포착됐으며, 세계 최초 암흑물질 발견으로 이어질지 주목받고 있다. 암흑물질의 존재가 제기된 이후 약 100년 동안 인류는 암흑물질의 정체를 밝히기 위해 노력해 왔다. 눈에 보이지 않는 암흑물질은 우주 전체 물질의 약 85%를 차지하지만, 아직 직접 관측된 적이 없어, 자연의 비밀을 풀기 위한 현대 물리학의 난제로 남아 있다. 약하게 상호작용하는 무거운 입자를 뜻하는‘윔프(WIMP)’는 암흑물질의 유력한 후보 중 하나다. 윔프는 전자나 양성자보다 훨씬 무겁지만, 빛이나 다른 물질과 거의 상호작용 하지 않아 검출이 어렵다. 다만 아주 드물게 물질 속 원자핵과 충돌해 생긴 극히 미약한 섬광(빛)을 전기적 신호로 변환해 초정밀 검출기로 포착할 수 있다. 극도로 미세한 신호를 포착하기 위해 지하 깊은 곳에서 우주선(cosmic rays) 등 배경 잡음을 최소화한 실험이 전 세계에서 진행되고 있다. LZ국제공동연구진은 미국 사우스다코타주 샌퍼드 지하연구시설의 지하 약 1.5km에 LZ 검출기를 설치하고, 약 10톤의 초고순도 액체 제논에 입자가 충돌할 때 발생하는 미세한 빛과 전기 신호를 광전자증배관으로 포착했다. 검출기를 둘러싼 물탱크와 외부 검출기로 중성자 등 외부에서 유입되는 입자를 걸러내고, 정밀한 데이터 분석을 통해 자연 방사선과 검출기 잡음 등 암흑물질과 유사한 신호를 구분했다. 연구진은 2023년 3월부터 2024년 4월까지 220일 동안 수집한 데이터를 분석해 암흑물질 신호가 나타날 것으로 예상되는 영역에서 하나의 입자 상호작용을 포착했다. 연구진은 수개월간 신호가 발생할 수 있는 자연 방사선이...