아닐 아난사스와미: 극단의 천체물리학을 위해 필요한 것

저는 오늘 제가 생각하기에 인류가 시작해온 가장 대단한 모험 중 하나인, 우주와 그 안에 있는 지구를 이해하는 탐색에 대해 이야기하려 합니다. 이 주제에 대한 저의 관심과 열정은, 사실 우연히 시작되었습니다. 저는 이 책 “우주와 아인슈타인 박사”를 시애틀의 중고 서점에서 구입했었습니다. 몇 년 후 방갈로르에서, 저는 어느 날 밤, 잠을 잘 수가 없어서 이 책을 집었습니다. 이 책이 절 10분만에 잠들게 할거라 생각해서요. 그리고 읽자마자, 전 자정부터 다음날 다섯시까지 한번에 이 책을 독파했습니다. 그리고 저는 우주에 대한 경외감과 흥분, 그리고 가능한 많이 이해하는 우리의 능력에 대한 강렬한 감정을 느꼈습니다. 그 감정은 아직도 저에게 남아있죠.

사실 이 감정은 제게 있어 제 직업을 바꾸는 도화선이 되었죠 – 소프트웨어 공학자에서 과학 작가로 – 그래서 제가 과학의 즐거움과 그리고 그것을 다른 사람들과 소통하는 즐거움에 참여할 수 있게 말이죠. 그리고 그 감정은 저를 마치 순례 하듯이, 말 그대로 지구 끝까지 가서 망원경이나 탐지기, 사람들이 우주를 더 자세히 탐구하기 위해 만드는 중인, 또한 이미 만든 기구들을 보러 가게 했죠. 그래서 저는 칠레에서부터 – 칠레의 아타카마 사막 – 시베리아, 일본 알프스, 북미에 있는 지하 광산들 남극, 심지어 남극점까지 가게 되었습니다.

그리고 오늘 저는 여러분과 이 여행들에 관한 몇가지 이미지와 이야기를 나누고자 합니다. 기본적으로 저는 지난 몇 년을 기록하며 보냈습니다 아주 용감한 남녀들이 때로는 목숨을 걸고 아주 외지고 아주 위험한 곳에서 우주에서 오는 아주 희미한 신호를 수집해서 우리가 우주를 이해할 수 있게 하려고 애쓰는 걸 말이죠.

파이형 도표로 시작하겠습니다. 그리고 약속하는데 이게 전체 발표에서 딱 하나 있는 파이형 도표입니다. 그러나 이 도표 하나로 우리가 우주에 대해 아는 모든 것이 정리됩니다. 오늘날 우리가 아는 모든 물리 이론은 일반 물질이라고 물리는 것들 적절히 설명하는데 이건 우리를 구성하고 있는데-- 우주에서 4%만을 차지합니다. 천문학자와 우주론자, 물리학자들은 우주 전체에서 23%를 차지하는 암흑 물질과, 나머지 73%를 차지하며, 시공간의 구조에 스며드는 암흑 에너지가 있다고 추측합니다. 이 파이도표를 보시면, 우주의 96%는, 지금 우리의 탐색으로선, 알 수 없거나 잘 이해되지 않는 부분입니다. 그리고 제가 본 대부분의 실험과 망원경들은 암흑 물질과 암흑 에너지라는 두개의 쌍둥이 수수께끼를 대체로 다루고 있습니다.

우선 여러분을 북부 미네소타 주에 암흑 물질을 찾는 사람들이 있는 지하 탄광으로 데려가보죠. 그들은 현재 암흑 물질 입자가 그들의 탐지기에 포착되는 신호를 찾고 있습니다. 그리고 그들이 지하로 가야 하는 이유는, 만약 그들이 이 실험을 지상에서 했을땐, 우주 광선(우주선)이나 대기에 있는 방사능, 심지어는 우리 몸에 의해 영향을 받을 수 있기 때문입니다. 믿기 힘드시겠지만, 우리 몸도 방사성이어서 실험을 방해하기 충분합니다. 결국 그들은 암흑 물질 입자가 탐지기에 포착 될 때 나는 땡하는 소리를 들을 수 있는 조용한 환경을 찾기 위해 탄광 깊숙이 가게 된 것입니다.

저는 그런 실험 중 하나를 보러 갔고, 이게 그 –- 거의 보이지 않죠, 저 곳이 완전히 어둡기 때문입니다. 이 곳은 광부들이 1960년에 이 탄광을 떠나면서 남겨진 동굴입니다. 물리학자들이 1980년대에 와서 이 곳을 사용하기 시작했습니다. 그리고 지난 세기 초에 광부들은 촛불 아래에서 작업했습니다. 그리고 오늘, 약 0.8km 지하에 있는 탄광을 보실 수 있을 겁니다. 세계에서 가장 큰 지하 실험실 중 하나입니다. 그리고, 다른 것 중에서도, 그들은 암흑 물질을 찾고 있습니다.

암흑 물질을 찾는 다른 방법이 있습니다. 간접적인 방법이죠. 만약 우주, 은하계에 암흑 물질이 존재한다면, 그 입자들은 서로 충돌하며 우리가 알고 있는 다른 입자들을 만들 겁니다 – 그중 하나가 중성미자입니다. 그리고 중성미자들은 물 분자들과 충돌할 때 남기는 특징으로 포착할 수 있습니다. 중성미자가 물 분자와 충돌 할 때 파란색 같은 불빛을 내는데, 반짝하는 파란 불빛인데요, 이 불빛을 찾음으로써, 중성미자를 본질적으로 이해할 수 있고, 이런 중성미자를 만들었을지도 모르는 암흑 물질을 간접적으로 이해할 수 있는 것입니다. 그러나, 이것을 위해선 굉장히 많은 양의 물이 필요합니다. 수천만톤의 –사실 거의 10억톤의 – 물이 필요합니다 . 중성미자를 포착하기 위해선 말이죠. 이 세상에 그런 양의 물이 어디에 있을까요? 러시아인들은 사실 뒷마당에 큰 물탱크를 가지고 있습니다.

바이칼 호수입니다. 이 호수는 길이가 800km로 세상에서 가장 큽니다. 거의 40~ 50km의 폭을 대부분 지역에 유지하고요, 1~2km의 깊이입니다. 그리고 러시사인들은 탐지기를 만들어 그것을 호수 표면에서 1km정도 밑으로 집어 넣어 파란 불빛들을 감지하려 하고 있습니다. 그리고 이건 제가 그곳에 갔을 때 만난 광경입니다. 이것은 시베리아의 겨울이 특히 절정일 때의 호수입니다. 호수는 완전히 얼었습니다. 그리고 멀리 보이는 검은 점선들은 물리학자들이 연구 중인 얼음 캠프장 입니다. 그들이 겨울에 작업하는 이유는 봄과 여름에 할 비용이 없기 때문입니다. 만약 그때 한다면, 배와 잠수함들이 필요하기 때문이죠. 결국 그들은 겨울까지 기다려서 – 호수가 완전히 얼을 때까지 – 이 두꺼운 얼음을 발판 삼아 얼음 캠프장을 짓고 연구를 합니다.

러시아인들이 시베리아 겨울이 절정 때에 얼음 위에서 작업하고 있습니다. 그들은 얼음에 구멍을 파서 물에 들어가서 – 굉장히 차가운 물에요 – 기구를 잡고, 가지고 올라와 필요한 수리나 유지를 하고 다시 물 속에 놓고, 얼음이 녹기 전에 나와야 합니다. 이런 단단한 얼음은 두달 정도 지속되기 때문에 얼음엔 금이 많이 가게 됩니다. 그리고 상상보면, 그 바다같은 호수 전체의 밑은 움직이고 있습니다. 전 여전히 이 상의를 벗은 러시아인이 이해되지 않지만, 이것으로 그들이 얼마나 힘들게 작업하는지 알 수 있습니다. 이 얼마 안되는, 사람들이 20년동안이나 어쩌면 존재하지도 않을 입자를 찾고 있습니다. 그들의 인생을 바치면서 말이죠. 더 이해하기 쉽게 설명하자면, 그들은 20년동안 이천만불을 썼습니다. 혹독한 상황이죠. 그들은 적은 예산으로 일하고 있습니다. 거기 있는 화장실은 판자집으로 가려놓은 구멍일 뿐입니다. 그것을 기초로, 그들은 매년 이 일을 합니다.

시베리아에서 칠레의 아타카마 사막까지, 초대형 망원경을 보러 갑시다. 초대형 망원경은 천문학자들이 사용하는 것입니다 – 그들은 이 이름을 상상력이 부족하게 지었죠. 제가 말하죠, 그들은 다음 번에는 극 초대형 망원경이란 이름을 지을겁니다. (웃음) 믿지 않으실 수도 있지만, 그 다음 것은 압도적 초대형 큰 망원경이 될 것입니다. 그렇지만, 이것은 엄청난 기술입니다. 4개의 8.2미터 망원경들이 있습니다. 이 망원경들은, 다른것 중에서도, 우주의 팽창이 시간이 지나면서 어떻게 변하는지를 연구하는데 사용됩니다. 그리고 우리가 더 이해할수록, 우리가 암흑 에너지가 – 우주를 구성하는 – 무엇인지 더 잘 이해할 수 있을 것입니다.

그리고 이 망원경의 기술 중 제가 특히 강조하고 싶은 것은 거울입니다. 4개의 거울은 각각, 유리 한장으로 되어 있는데, 한덩어리의 하이테크 세라믹을 갈아서 닦은 것인데 그 정확성이 어느 정도냐 하면 파리같은 도시를 모든 빌딩과 에펠탑 같은 것이 있는 그런 도시를 말이죠 갈아 내는데 그 정확도가 1 밀리미터 높이의 튀어 나온 부분만 허용하는 거죠. 그 거울들은 그런 종류의 기술로 닦여진 것이죠. 엄청난 망원경들이죠. 같은 것을 다른곳에서 본 것입니다. 이런 망원경들을 아타카마 사막같은 곳에 만들어야 하는 이유는 사막의 높은 고도 때문입니다. 건조한 대기는 망원경에 좋고, 구름에 덮흰 곳은 산 정상 아래이기 때문에 망원경은 300일 정도 깨끗한 하늘을 관찰할 수 있습니다.

마지막으로, 남극으로 가겠습니다. 저는 제 시간의 대부분을 여기서 보내고 싶습니다. 여기가 우주학의 마지막 경계입니다. 가장 놀라운 실험들 중 몇, 가장 극단적인 실험들 중 몇 가지가 남극에서 진행되고 있습니다. 저는 망원경과 기구들을 40km 대기위인 성층권으로 보내기 위한 장기간 열기구 비행을 보려고 갔었죠. 그리고 저 위에서 그들이 실험을 한 후 열기구, 탑재물은 내려오게 됩니다. 이건 저희가 남극의 로스 빙붕에 착륙하는 장면입니다. 저것은 저희를 뉴질랜드에서 남극의 맥머도로 실어준 미국의 C-17 화물기 입니다. 여기에선 저희가 버스에 탑승하려 합니다. 글자가 보이실지 모르겠는데, "Ivan the Terribus" 이라 되어 있습니다. 저 버스가 저희를 맥머도로 데려갑니다.

맥머도에 가면 이 광경이 우리를 맞이해 줍니다. 거의 알아보기 힘들지만 오두막이 있습니다. 이 오두막은 로버트 팔콘 스콧과 대원들이 첫 남극점 탐험을 위해 남극에 왔을 때 지어졌습니다. 너무나도 추운 날씨때문에, 오두막의 모든 것들이 그 사람들이 떠날 때 그대로 남아 있는데요, 심지어는 거기서 해먹은 마지막 식사 남은 것까지요. 엄청난 곳입니다. 여기가 바로 맥머도 입니다. 약 천명 정도가 이곳에서 여름에 일하고, 200명 정도는 여섯달 동안 완전히 어두운 겨울에 일합니다.

저는 바로 이런 기구의 발사를 보러 갔습니다. 이건 우주 광선 실험입니다. 성층권까지 보냈는데요 고도 40km까지 올라갔죠. 저는 여러분이 이 기구가 2톤이라는 것을 상상하셨으면 합니다. 자 기구를 이용해서 2톤이나 되는 뭔가를 고도 40km까지 운반하는 거죠. 공학자, 기술자, 물리학자들은 모두 로스 빙붕에 모입니다. 이유를 설명하진 않겠지만, 남극은 날씨만 제외하면 이런 열기구를 띄우기에 가장 좋은 장소 중 하나이기 때문입니다. 상상할 수 있듯이, 여름의 날씨에도, 200피트의 얼음위에 서있게 되는것이죠. 뒤에는 꼭대기가 빙하로 뒤덮인 화산이 있습니다. 그리고 기술자들과 학자들은 얼음 위에 열기구를 조립해야 합니다 – 천과 낙하산, 그리고 모두 다 – 헬륨으로 채워야 합니다. 이 과정은 약 두시간정도 소요됩니다.

그들이 이 모든 작업을 하는동안 날씨가 바뀔 수도 있습니다. 예를 들어, 여기서 그들이 헬륨으로 채워질 열기구의 천을 뒤에 눕히고 있습니다. 저기 끝에 보이는 두 대의 트럭은 각각 헬륨이 압축 된 12개의 탱크를 실고 있습니다. 이제, 열기구를 띄우기 전 날씨가 변하면, 그들은 모든걸 박스에 다시 넣고 맥머도 기지로 가져가야 합니다. 바로 이 열기구는, 2톤의 무게를 띄워야 하기 때문에, 거대한 크기입니다. 저 기구 천만 2톤을 육박합니다. 무게를 최소화하기 위해, 마치 샌드위치 포장지처럼 굉장히 얇습니다. 만약 다시 저걸 챙겨야 할 때에는, 그들은 박스안에 넣은 후, 제대로 안에 들어가게 발로 쿵쿵 밟아야 합니다-- – 처음에 했을땐 텍사스에서 했겠죠. 여기에선, 그 신발을 신고서는 작업할 수가 없어서, 이 추운 날씨에 상자안에 맨발로 들어가서 작업을 하죠. 이렇게 헌신적인 사람들이죠.

헬륨으로 가득 찬 열기구가 있는 멋진 광경을 보실 수 있습니다. 여기에선 열기구와 적재물이 끝에서 끝으로 연결되어 있군요. 왼편의 열기구는 헬륨으로 채워지고, 저 천은 낙하산이 연결되어 있는 전자 장치들과 폭발물이 있는 중앙까지 가게 됩니다. 그리고 낙하산은 탑재물로 연결됩니다. 기억하십시오. 이 모든 연결은 극한으로 추운, 영하의 온도에서 작업한 사람들이 한 것입니다. 그들은 15kg정도의 옷과 장비를 입고 있지만, 작업할 때에는 장갑을 벗고 해야 합니다. 여러분과 열기구 출발을 함께 보겠습니다.

(비디오) 무전: 좋아요, 열기구를 보내세요, 열기구를 보내세요, 기구를 보내세요.

아닐: 마지막으로 두개의 사진을 보여드리겠습니다. 인도 라다크, 히말라야에 있는 관측소 입니다. 여러분이 여기서 보셔야 할건 오른쪽에 위치한 망원경입니다. 그리고 저 멀리 왼쪽에는 400년된 불교 사원이 있습니다. 불교 사원을 가까이서 본 것입니다. 저는 인류가 가진 이 두 거대한 분야가 나란히 있어 강렬한 인상을 받았습니다. 하나는 바깥에 위치한 우주를 탐구하는 것, 그리고 다른 하나는 우리 내면을 탐구하는 것. 이 두가지 모두 어떤 종류의 침묵을 요구합니다.

그리고 저한테 떠오른건 망원경을 보러 간 모든 곳에서 천문학자, 우주론자들이 어떤 침묵을 찾고 있다는 거죠, 그게 방사능 오염이나 빛의 오염이나 무엇이든 그로부터의 침묵을 말입니다. 그건 너무나 당연한 사실인데요, 이런 조용한 장소들을 파괴한다면, 우리는 외부를 볼 수 있는 능력을 잃고 지구에 갇히게 될 것입니다, 왜냐하면 외계로부터 오는 신호를 이해할 수 없을테니까요.

감사합니다.

(박수)