CERN, 우주 입자 샤워의 탄생 순간 재현

CERN의 물리학자들이 실험실에서 우주 입자 샤워의 첫 순간을 재현해, 우주에서 날아오는 입자에 대한 과학자들의 해석을 검증할 새로운 근거를 제시했다.

우주선은 빠르게 움직이는 원자핵이다. 지구 대기 상층부의 원자와 충돌하면 다른 입자들이 쏟아지는 샤워를 일으킨다. 연구자들은 컴퓨터 시뮬레이션으로 이 샤워를 역추적해 원래 우주선의 특성을 파악하지만, 모형마다 서로 다른 답을 내놓는다.

이 모형들을 검증하기 위해 국제 연구진은 2025년 7월 대형 강입자 충돌기에서 양성자 빔과 산소 빔을 처음으로 충돌시켰다. 양성자는 유입되는 우주선의 역할을, 산소는 대기 구성 성분의 역할을 맡았다.

ATLAS 검출기는 충돌로 발생한 입자들의 분출을 기록했다. 연구진은 입자의 수, 에너지, 방향을 측정해 샤워가 시작되는 과정을 상세히 그려냈다. Physical Review Letters에 게재된 결과에 따르면 기존 모형은 이러한 상호작용을 정확하게 설명하지 못했다.

새로운 데이터는 연구자들이 수소로 이뤄진 우주선과 더 무거운 원소로 이뤄진 우주선을 구별하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 이는 우주선의 기원에 대한 단서를 제공하고, 우주에서 가장 극한에 속하는 환경을 탐구하는 데 기여할 수 있다.