우주에는 수명이 있을까?

「있다」라는 결론을 내리려면 양자에 수명이 있다는 것, 즉 양자가 붕괴되는 것을 증명하면 된다. 이를 증명하기 위해 도쿄대학 우주선연구소(東京大學 宇宙線硏究所)가 1996년에 완성시킨 것이「슈퍼 카미오칸데」라는 것이다. 양자의 붕괴로 발생된다고 여겨지는 방사선을 검출하는 장치이다.

슈퍼 카미오칸데는 2001년까지 아연과 납을 생산하던 기후현 카미오카광산(岐阜縣 神岡鑛山)의 지하에 설치되었다. 1,000ｍ의 암반을 직경 40ｍ, 높이 42ｍ의 원주형으로 파내고 그 안에 순도가 높은 물을 가득 채운다. 그 안에 역시 순수한 물을 넣은 직경 40ｍ보다 조금 작은 원통형 탱크를 넣는다. 금속구슬의 내면에는 １만개 이상의 광검출기를 빽빽하게 나열해 놓고 물 분자 속의 양자가 붕괴할 때 나오는 방사선에 의한 빛(체렌코프광)을 측정하는 장치이다.

건설비는 약 100억엔. 지하에 만들어야 하는 이유는 지상에서는 우주선(宇宙線)이라고 불리우는 방사선이 방해가 되기 때문이다. 깊을수록 노이즈가 적다고 한다.

슈퍼 카미오칸데의 전신인 카미오칸데가 1987년, 우연히 초신성폭발유래의 중성미자(neutrino)라는 소입자를 관측했다. 카미오칸데를 더욱 발전시킨 슈퍼 카미오칸데는 양자붕괴의 관측뿐만 아니라, 지금까지 풀리지 않은 중성미자연구 등에도 사용하게 되었다.

이 후, 1998년 대기중에 발생하는 중성미자를 관측함으로써 이 소입자에 질량이 있는 것을 증명했다. 중성미자는 오랫동안 질량이 없다고 생각되었지만, 이 발견으로 인해 물리학의 역사를 바꾸는 대발견이었다. 이 우주 중성미자의 검출에 크게 공헌한 도쿄대학 명예교수 고시바 마사토시(小柴昌俊, 76)씨는 2002년 10월 노벨 물리학상을 수상했다. 슈퍼 카미오칸데의 이름도 일약 세계적으로 유명해 졌다.

한편, 98년에는 도호쿠대학(東北大學) 중성미자과학연구센터가 카미오칸데 자리에「캄랜드」라는 중성미자 검출만을 위한 장치 건설을 시작했다.