[YTN 사이언스] 양자 컴퓨터 실용화 앞당겨질까?…미지의 입자 '마요라나 페르미온' 존재 규명

■ 지성대 / 막스플랑크 연구소 책임연구원


[앵커]
국내 연구진이 미지의 입자 '마요라나 페르미온'의 존재를 세계 최초로 증명해냈습니다. 이번 연구로 인해 꿈의 양자컴퓨터 실용화의 단초가 될 것으로 예상되는데요.

연구를 진행한 막스플랑크 한국/포스텍 연구소 지성대 책임연구원 연결해 자세한 설명 들어보겠습니다. 안녕하세요.

시청자에게는 다소 어렵게 다가갈 수 있는 분야인데요. 가급적 쉽게 설명을 부탁드리겠습니다.

이번에 존재를 입증한 미지의 입자 '마요라나 페르미온'란 무엇인가요?

[인터뷰]
현재까지 알려진 우주를 구성하는 기본 입자는 입자와 반입자의 형태로 존재합니다. 예를 들어 우리에게 익숙한 전자, 양성자, 중성자 모두 각각의 반입자인 반전자, 반양성자, 반중성자를 가지고 있습니다.

이에 반해 마요라나 페르미온이라는 입자는 이탈리아의 천재 물리학자인, 에토레 마요라나라가 80여 년 전에 자신만의 상대론적 양자 이론으로부터 예측한 입자인데요. 이 입자의 성질 또한 매우 특별한데, 그의 이론에 따르면 이 입자는 마치 암수 동체인 동물처럼 자기 스스로 입자와 반입자를 겸할 수 있습니다.

[앵커]
오랫동안 많은 학자들이 존재를 증명하고 싶어 했다고 들었는데요. 그동안은 왜 증명이 어려웠고, 이번에는 어떤 과정을 통해 증명해내신 거죠?

[인터뷰]
저희는 응집물질계에서 예측된 마요라나 입자를 '중성자 산란 실험'이라는 기법을 통해 관측했습니다. 쉽게 생각하시면 빛이 프리즘을 통과했을 때 우리 눈에 보이는 것처럼, 특정 실험을 통해 입자를 포착했다고 이해하시면 될 것 같습니다.

지난 3년여간 주로 영국, 일본에 있는 실험 시설을 연 100일 정도 출장을 다니며 실험을 진행하여 결과를 얻게 되었습니다. 원래 입자를 실험을 통해 관측할 수 있는 방법은 크게 두 가지입니다.

첫 번째, 최근에 발견된 힉스 입자처럼 입자 충돌 실험을 통해 입자가 생성되고 소멸하는 과정을 추적하여 그 존재를 관측할 수 있습니다. 하지만 지난 반세기 동안 입자 물리학자들이 측정을 시도해 왔으나 기술적인 한계로 아직 입증하지 못했습니다.

두 번째는 이 입자를 물질의 일반적인 고체상태보다 극한으로 더 나아간 상태, 그러니까 응집물질계에서 발견할 수...