우주를 구성하는 물질 중에서 우리가 볼 수 있는 것은 극히 일부에 불과하며, 대부분은 보이지 않는 ‘암흑물질’로 이루어져 있다고 합니다. 암흑물질은 우주 전체 질량의 약 85%를 차지하고 있지만, 그 정체는 아직 밝혀지지 않았습니다. 암흑물질은 빛을 흡수하거나 방출하지 않아 직접 관측할 수 없으며, 그 존재는 중력 효과를 통해서만 추정됩니다. 그렇다면 암흑물질은 어디에 있고, 무엇일까요? 최근 연구자들은 암흑물질의 한 가지 후보로 ‘액시온(Axion)’을 주목하고 있습니다.

액시온은 아주 작은 질량을 가지고 있으며, 이론에 따르면 우주를 떠돌며 진동하고 있을 것으로 추정됩니다. 과학자들은 액시온을 탐지하기 위해 강력한 자석과 공진기 장비를 사용합니다. 액시온이 자기장과 만나면 특정 주파수를 가진 광자(빛)로 변환되며, 이를 증폭해 검출하는 방식으로 존재를 확인할 수 있습니다. 하지만 문제는 액시온의 질량, 즉 변환되는 주파수를 미리 알 수 없다는 것입니다. 이론적으로 예측되는 주파수 영역은 매우 광범위해, 이를 하나씩 탐색하는 것은 매우 어려운 일입니다.

액시온 탐사는 마치 건초더미에서 바늘을 찾는 것과 같다고 연구자들은 설명합니다. 그러나 이론적 예측을 기반으로 실험을 설계하면, 마치 바늘의 위치를 대략 알고 찾는 것처럼 탐색 시간을 줄일 수 있습니다. 이처럼 암흑물질 연구는 아직 풀리지 않은 우주의 비밀을 밝히기 위한 중요한 단계입니다. 액시온이 암흑물질의 정체를 푸는 열쇠가 될 수 있을지, 과학자들은 끊임없이 실험을 진행하고 있습니다.

이번 연구 주제는 암흑물질과 그 정체로 주목받는 액시온에 대해 탐구하는 것입니다. 암흑물질이 우주에서 어떤 역할을 하고 있으며, 액시온이 이를 설명할 수 있을지에 대한 이론적 배경과 실험적 접근을 연구할 수 있습니다. 큐니버시티 연구원 여러분, 암흑물질과 액시온의 관계를 연구하고 그 결과를 논문으로 출간해 보시기 바랍니다. 암흑물질과 액시온 탐색.