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[IT뉴스]‘액시온’ 후보 신호 잡았지만…독립 검증서 가능성 배제

온카뱅크관리자

2026-07-13 17:17:30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> IBS, 1.036㎓ 신호 두 장치로 재탐색 후보 탐색·검증 정밀도 세계 최고 수준 
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 기초과학연구원(IBS) 연구진이 암흑물질 후보 입자인 ‘액시온’으로 의심되는 신호를 포착한 뒤 별도의 실험 장치로 재검증해 실제 액시온 신호일 가능성을 배제했다. 액시온 탐색 연구에서 후보신호를 독립적인 장치와 기존 장치를 이용해 단계적으로 진위를 확인, 세계 최고 수준의 탐색 민감도로 검증했다는 데 의미가 있다.
 IBS 암흑물질 액시온 그룹 윤성우 연구책임자(CI) 연구팀은 1.036㎓ 부근에서 관측된 액시온 후보 신호를 독립적인 실험 장치와 고감도 재탐색을 통해 검증한 결과, 반복 측정에서 신호가 재현되지 않았다고 13일 밝혔다.
 액시온은 강한 상호작용에서 나타나는 ‘CP 대칭성 문제’를 설명하기 위해 제안된 가설 입자로, 암흑물질을 구성할 유력한 후보 가운데 하나다. 매우 가볍고 전기적으로 중성이며 일반 물질과 거의 상호작용하지 않는 특성을 지닌다는 점에서 우주 질량의 약 85%를 차지하는 ‘암흑물질’의 유력 후보로 꼽힌다. 액시온이 존재할 경우 강한 자기장 속에서 매우 미약한 마이크로파 신호로 변환될 수 있어, 극저온 환경에서 공진기와 저잡음 증폭기를 이용해 신호를 탐색한다.
 연구진은 기존 탐색 과정에서 일부 측정 정보가 누락돼 분석하지 못했던 1.033~1.037㎓ 구간의 데이터를 보완해 재분석했다. 그 결과 1.036㎓ 부근에서 통계적으로 유의미한 후보 신호를 확인했다. 신호의 스펙트럼 형태와 공진기 반응도 이론적으로 예상되는 액시온 암흑물질 신호의 특성과 유사했다.
 그러나 암흑물질 탐색 실험에서 후보 신호가 관측됐다는 사실만으로 새로운 입자가 발견됐다고 판단할 수는 없다. 장비의 특성이나 데이터 변동, 외부 환경 등에 의해 실제 신호와 유사한 현상이 나타날 수 있기 때문이다.
 연구진은 우선 기존 실험과 별개의 장치를 이용해 같은 주파수 대역을 재측정했다. 이어 후보 신호를 처음 관측한 12테슬라(T)급 액시온 탐색 장치에서도 감도를 높여 다시 측정했다. 수개월에 걸친 두 차례 검증에서 해당 신호는 모두 재현되지 않았다. 연구진은 이를 실제 액시온 암흑물질 신호가 아닌 일시적인 신호로 결론 내렸다.
 연구진은 후보 신호 주변인 1.026~1.045㎓ 대역도 기존보다 높은 민감도로 재탐색했다. 이 구간에서 액시온 신호는 발견되지 않았으며, 액시온이 존재할 수 있는 범위를 추가로 좁혔다. 일부 주파수에서는 액시온 신호의 세기를 예측하는 대표 이론인 ‘DFSZ 모델’에 근접한 탐색 민감도를 확보했다.
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 안새벽 기초과학연구원 선임연구원. 기초과학연구원 제공
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 제1저자인 안새벽 IBS 선임연구원은 “처음 액시온 후보 신호를 확인했을 때 신호 세기와 스펙트럼이 액시온 신호에서 예상되는 특성과 매우 유사해 큰 기대감을 갖고 검증에 착수했다”며 “이 연구에서 강력한 후보 신호가 나타났을 때 독립 장치와 원래 실험 장치를 활용한 단계적 검증이 매우 중요하다는 것을 확인했다”고 설명했다.
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 <img alt="윤성우 기초과학연구원 암흑물질 액시온 그룹 연구책임자. 기초과학연구원 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/13/munhwa/20260713170812482sgzp.jpg" data-org-width="413" dmcf-mid="8iqi2LJ6C5" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/13/munhwa/20260713170812482sgzp.jpg" width="658">
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 윤성우 기초과학연구원 암흑물질 액시온 그룹 연구책임자. 기초과학연구원 제공
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 윤성우 CI는 “단순히 액시온 후보 신호를 배제한 데 그치지 않고 실제 암흑물질 발견 가능 신호를 어떻게 검증해야 하는지를 보여준다”며 “이는 IBS 암흑물질 액시온 그룹이 고감도 액시온 탐색 능력뿐 아니라 후보 신호의 진위를 독립적으로 확인할 수 있는 검증 역량을 갖추고 있음을 보여준다”고 말했다.
 연구 결과는 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)’에 지난 11일 게재됐다.
 구혁 기자
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