오늘은 세 가지 소식입니다. 아인슈타인이 못마땅해했던 얽힘이 가장 뜨거운 충돌 한가운데서도 살아 있었고, 티라노사우루스의 이빨이 제 몸의 온도를 기억하고 있었습니다. 그리고 화산재에 묻혀 숯이 된 이천 년 전 두루마리를 읽을 실마리로, 잉크 속에 섞인 납이 떠올랐습니다.
물리
CERN의 ATLAS 실험이 힉스 입자가 쪼개져 생긴 Z 보손 두 알 사이의 양자 얽힘을 확인했습니다. 지금까지 얽힘을 확인한 것 가운데 가장 높은 에너지입니다.
양자 얽힘은 두 입자가 멀리 떨어져 있어도 하나를 재면 다른 하나의 상태가 함께 정해지는 성질입니다. 아인슈타인은 이것을 '유령 같은 원격 작용'이라 부르며 받아들이지 않으려 했습니다. 얽힘은 보통 아주 차갑고 조용한 실험실에서, 빛알처럼 오래 사는 입자로 확인합니다. 조금만 흔들려도 쉽게 깨지기 때문입니다.
이번 무대는 정반대입니다. 거대강입자충돌기에서 양성자를 아주 높은 에너지로 부딪치면 힉스 입자가 생기고, 힉스는 곧바로 Z 보손 두 알로 쪼개집니다. Z 보손은 눈 깜박할 새보다 훨씬 짧게 살고 다시 전자나 뮤온으로 바뀝니다. 영국 옥스퍼드 대학 등이 참여한 연구진은 그 전자와 뮤온이 날아간 방향을 모아 거꾸로 따져 보고, 두 Z 보손이 얽혀 있었다는 흔적을 찾았습니다.
아틀라스 눈으로 보면아인슈타인·포돌스키·로젠은 멀리 떨어진 두 입자가 서로를 알 수는 없다며 양자역학이 덜 끝난 이론이라고 했습니다. 벨은 그것을 실험으로 가릴 방법을 만들었고, 아스페가 실험실에서 답을 냈습니다. 그 답이 이제 가속기의 가장 격한 자리에서 한 번 더 확인됐습니다.
조심할 것Z 보손을 직접 잰 것이 아니라 그 부스러기에서 거꾸로 추정한 결과입니다. 이것이 곧 새로운 물리의 발견은 아닙니다.
출처 · ScienceDaily (옥스퍼드 대학 · CERN ATLAS)
생물
티라노사우루스 이빨의 법랑질을 분석해 체온이 36도쯤이었다는 값을 처음으로 직접 얻었습니다. 사람과 거의 같습니다.
공룡은 도마뱀처럼 바깥 온도에 몸을 맡겼을까, 새처럼 스스로 몸을 데웠을까. 뼈의 생김새나 자라는 빠르기로 짐작해 왔지만, 체온을 직접 잰 적은 없었습니다.
미국 UCLA 연구진은 이빨의 겉을 덮은 단단한 층, 법랑질에 주목했습니다. 법랑질이 만들어질 때 그 안의 탄소와 산소 가운데 무거운 원자들이 서로 붙는 비율은 온도에 따라 달라집니다. 따뜻할수록 덜 붙습니다. 이 비율을 재면 이빨이 자랄 때의 몸 온도를 거꾸로 셈할 수 있습니다. 로스앤젤레스 자연사박물관의 티라노사우루스 '토머스'의 이빨 두 개를 재어 보니 36도쯤이 나왔습니다. 같은 지층에서 나온 악어 무리의 이빨은 30도쯤이었습니다. 땅속에서 바뀐 값이 아니라 원래 몸의 차이라는 뜻입니다.
아틀라스 눈으로 보면「지구의 역사」는 공룡의 시대를 몇 개의 음절로 외우게 해 줍니다. 그 시대의 주인공이 어떤 몸으로 살았는지는 이렇게 원자 수준의 눈금으로 하나씩 채워집니다. 9월 13일 이 자리의 깃털 이야기처럼, 몸을 데우는 능력은 추운 곳과 추운 시절을 견디는 힘과 이어집니다.
조심할 것한 마리의 이빨 두 개에서 얻은 값입니다. 티라노사우루스가 늘 이 체온이었는지, 다른 공룡도 그랬는지는 더 재 봐야 합니다.
출처 · ScienceDaily (UCLA)
화학
화산에 묻혀 숯이 된 헤르쿨라네움 두루마리 일부의 잉크에서 납이 발견됐고, 납이 든 잉크라면 X선으로 글자를 되살릴 수 있다는 것이 모형 실험으로 확인됐습니다.
서기 79년, 베수비오 화산이 터지며 로마의 도시 헤르쿨라네움이 묻혔습니다. 그곳에 있던 수많은 파피루스 두루마리가 뜨거운 재 속에서 통째로 숯이 됐습니다. 펴려고 하면 부서지고, 속을 X선으로 찍어도 글자가 잘 보이지 않습니다. 종이도 숯이고 먹도 숯이라, 둘 다 탄소라서 구별이 어렵기 때문입니다.
미국 버클리 대학과 국립표준기술연구소 연구진은 일부 두루마리 조각의 글자에서 납이 나온다는 것에 눈을 돌렸습니다. 납은 무거운 원소라 X선에 뚜렷하게 드러납니다. 연구진은 납의 양을 달리한 잉크로 가짜 두루마리를 만들어 화로에서 숯으로 굽고, X선으로 속을 찍은 뒤 컴퓨터로 가상으로 펼쳤습니다. 그러자 낱말 일부가 되살아났습니다. 이제 진짜 두루마리 가운데 납이 든 것부터 골라 읽어 볼 차례입니다.
아틀라스 눈으로 보면뢴트겐은 살을 뚫고 뼈를 보는 빛을 찾았습니다. 그 빛이 뼈를 보여 준 까닭은 뼈에 무거운 원소가 많아서였습니다. 이천 년 된 잉크에서도 같은 원리가 일합니다. 자료실 「방사광가속기」가 다루는 아주 밝은 X선이 이런 두루마리를 들여다보는 데 쓰여 왔습니다.
조심할 것진짜 두루마리를 읽은 것이 아니라, 새로 만든 가짜 두루마리로 방법이 통하는지 본 단계입니다. 납이 든 두루마리가 얼마나 되는지도 아직 모릅니다.
출처 · SciTechDaily (UC 버클리 · NIST)