2400m 땅 밑에서 우주 비밀 밝힌다…中 세계 최대 지하실험실 가동

쓰촨성 진핑산의 초심층 연구실 가동 시작
수영장 120개 크기…“초청정 연구환경 제공”

중국이 건설한 세계 최대의 지하 연구시설이 가동에 들어갔다. 현대 우주 과학의 가장 큰 수수께끼인 암흑물질(dark matter) 탐사를 위해 지하 2400ｍ에 만들어진 시설이다.

8일 홍콩 명보는 중국 관영 신화통신을 인용, 전날 쓰촨성 진핑산에서 지하 2400ｍ에 위치한 33만㎡ 규모의 세계 최대 초심층 연구실 ‘중국 진핑 지하 실험실’이 가동을 시작했다고 전했다.

진핑 지하 실험실은 2010년 1단계 공사에서 4천㎡ 규모로 건설됐다. 이어 2020년 12월 칭화대 등과 함께 2단계 확장 공사를 시작해 3년만에 완공됐다.

중국 쓰촨성에 있는 세계 최대 지하 실험실의 입구 [이미지출처=연합뉴스]

이전까지 최대 지하 실험 공간을 자랑해온 곳은 이탈리아 국립핵물리연구소(INFN)가 운영하는 그란 사소 국립실험실이었다. 진핑 지하실험실은 깊이 1400m, 넓이 18000㎡인 그란 사소 국립실험실의 두 배에 달하는 크기로, 올림픽 수영경기장 120개 크기에 해당하는 규모다.

실험실은 터널을 통해 자동차로 접근할 수 있으며, 다른 곳에서는 접할 수 없는 특별하고 조용한 실험 환경을 제공한다. 대부분의 우주선(cosmic ray)을 효과적으로 차단하면서 암흑물질 탐지에 이상적인 ‘초(ultra)청정’ 환경을 조성한다는 게 실험실 측의 설명이다.

칭화대 웨첸 교수는 “진핑 실험실은 지구 표면 우주선의 1억분의 1에 해당하는 극소량의 우주선에만 노출되기 때문에 암흑물질 연구를 위한 초청정 공간을 제공한다”고 말했다.

또 “실험실 내 환경 방사선과 자연 발생 방사성 가스 라돈의 농도가 극도로 낮은 것도 암흑물질 탐지를 향상시킬 수 있다”면서 “우리는 가장 중요한 과학적 탐구에 착수할 수 있다”고 덧붙였다.

유럽우주국(ESA)이 암흑물질 탐사를 위해 개발한 유클리드 우주망원경의 발사 장면 [이미지출처=연합뉴스]

진핑 실험실의 가장 큰 목표는 인류가 아직 그 실체를 알지 못하는 암흑물질의 탐사와 연구다. 암흑물질은 관측 가능한 물질로는 설명되지 않는 우주의 중력 현상을 설명하기 위해 새롭게 도입된 개념으로, 우주를 구성하는 총 물질의 26.8%를 차지하는 정체불명의 물질이다. 전파나 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 등과 같은 전자기파로도 관측되지 않으며 오로지 중력을 통해서만 존재를 인식할 수 있다.

눈에 보이는 물질은 우주 전체 질량의 5%만을 차지하고 나머지 95%는 암흑물질과 암흑에너지라는 게 과학자들의 추정이다. 과학자들은 암흑물질의 본질 규명은 우주의 기원, 진화, 구성의 원리 및 자연현상의 근본을 알아내는데 중요한 역할을 할 것으로 보고 있다.

이 때문에 암흑물질은 최근 자연과학 분야의 핵심적인 연구주제로 떠오르고 있으며, 전 세계적으로 많은 투자와 연구가 본격적으로 이뤄지는 분야다. 지난 7월에는 유럽우주국(ESA)이 암흑물질 탐사를 위해 10여년에 걸쳐 14억유로(약 2조원)를 들여 개발한 유클리드 우주망원경을 발사하기도 했다.

최승우 기자 loonytuna@asiae.co.kr