What happened to antimatter? - Rolf Landua

반물질에게 무슨일이 일어났을까? - 롤프 론듀아

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Jessica Ruby

번역: wooseop hwang 검토: Jungmin Naomi Lee

Is it possible to create something out of nothing?

아무것도 없는 데에서 무언가를 만드는 것이 가능할까요?

Or, more precisely, can energy be made into matter?

더 구체적으로 말하자면 에너지가 물질로 만들어 질 수 있나요?

Yes, but only when it comes together

네, 물질이 반물질과 함께 할 때라면 (반물질: 반입자로 된 물질)

with its twin, antimatter.

가능합니다.

And there's something pretty mysterious about antimatter:

반물질에 대해서는 아직 많은 의문점이 있습니다.

there's way less of it out there than there should be.

반물질이 많이 있어야 할 곳에는 반물질이 별로 없습니다.

Let's start with the most famous physics formula ever:

가장 유명한 물리 공식으로 시작해봅시다.

E equals m c squared.

E=mc^2 이라는 공식 말이지요.

It basically says that mass is concentrated energy,

이 공식에 따르면 질량은 농축되어 있는 에너지입니다.

and mass and energy are exchangeable,

그리고 질량과 에너지는 서로 바뀔 수 있습니다.

like two currencies with a huge exchange rate.

마치 환율이 큰 두 통화와 같아요.

90 trillion Joules of energy

질량 1그램은

are equivalent to 1 gram of mass.

90조 줄( Joule)이라는 엄청난 양의 에너지에 필적합니다.

But how do I actually transform energy into matter?

하지만 물질을 어떻게 에너지로 바꾸지요?

The magic word is <i>energy density</i>.

비밀은 에너지 밀도에 있습니다.

If you concentrate a huge amount

만약 엄청난 양의 에너지를

of energy in a tiny space,

좁은 공간에 집중시키면

new particles will come into existence.

새로운 입자가 생겨날 것입니다.

If we look closer,

더 자세히 보면,

we see that these particles always come in pairs,

이런 입자들이 쌍둥이처럼

like twins.

항상 짝을 이룬다는 사실을 알 수 있습니다.

That's because particles always have a counterpart,

이것은 입자들이 항상 대응물인

an antiparticle,

반입자를 갖고

and these are always produced

이 두 물질이 항상

in exactly equal amounts: 50/50.

50대 50의 똑같은 질량의 비율을 유지하기 때문입니다.

This might sound like science fiction,

이것은 공상 과학 소설처럼 들릴 수 있지만

but it's the daily life of particle accelerators.

입자 가속기 안에서 항상 일어나는 현상입니다.

In the collisions between two protons

유럽 입자 물리 연구소의 강입자 충돌기에서

at CERN's Large Hadron Collider,

두 양성자의 충돌로

billions of particles and antiparticles

10억의 입자와 반입자가

are produced every second.

매초마다 생성됩니다.

Consider, for example, the electron.

예를 들어, 전자를 생각해 보세요.

It has a very small mass and negative electric charge.

전자는 아주 작은 질량과 음전하를 가집니다.

It's antiparticle, the positron,

이것의 반입자, 즉 양전자는

has exactly the same mass,

정확하게 동일한 질량과

but a positive electric charge.

양의 전하를 가지고 있습니다.

But, apart from the opposite charges,

그러나 정반대의 전하로부터 떨어져 있는

both particles are identical and perfectly stable.

두 극은 매우 동일하고 완전히 안정되어 있습니다.

And the same is true for their heavy cousins,

그리고 이것은 먼 사촌뻘인

the proton and the antiproton.

양성자와 반양성자의 경우에도 동일합니다.

Therefore, scientists are convinced

그러므로, 과학자들은

that a world made of antimatter

반물질로 만들어진 세상이

would look, feel, and smell just like our world.

우리의 세계와 동일할 것이라고 확신합니다.

In this antiworld,

이러한 반세계에서

we may find antiwater,

우리는 반물,

antigold,

반금을 볼 수 있을지도 모릅니다.

and, for example,

예를 들어,

an antimarble.

반대리석을 생각해 보세요.

Now imagine that a marble and an antimarble

대리석과 반대리석이 합쳐지는 모습을

are brought together.

상상해보세요.

These two apparently solid objects

이 두 고체물질은

would completely disappear

엄청난 에너지로

into a big flash of energy,

변할 수 있으며

equivalent to an atomic bomb.

원자 폭탄과 동등한 힘을 가지고 있습니다.

Because combining matter and antimatter

물질과 반물질이 결합하면

would create so much energy,

엄청난 에너지가 생기기 때문에

science fiction is full of ideas

공상 과학 소설은

about harnessing the energy stored in antimatter,

반물질 안의 에너지를 이용하는 생각을 활용합니다.

for example, to fuel spaceships like Star Trek.

예를 들면, 스타 트랙처럼 우주선에 에너지를 공급하는 것이지요.

After all, the energy content of antimatter

아무튼, 에너지 속에 있는 반물질은

is a billion times higher than conventional fuel.

일반적인 연료보다 효율성이 훨씬 더 높습니다.

The energy of one gram of antimatter would be enough

1그램의 반물질로는

for driving a car 1,000 times around the Earth,

자동차로 지구를 1,000바퀴를 돌 수 있을 것입니다.

or to bring the space shuttle into orbit.

아니면 우주비행선을 우주 밖으로 보낼 수 있을 것입니다.

So why don't we use antimatter for energy production?

그렇다면 왜 반물질을 에너지 자원으로 쓰지 않을까요?

Well, antimatter isn't just sitting around,

왜냐하면, 반물질이 그냥 가만히 있지는 않기 때문입니다.

ready for us to harvest.

거두어 주길 기다리지요.

We have to make antimatter

반물질을 연소시키기 전에

before we can combust antimatter,

반물질을 먼저 만들어야 합니다.

and it takes a billion times more energy

반물질을 얻기 위해서는

to make antimatter

받아들이는 것보다 훨씬 더 많은 에너지를

than you get back.

소비해야 합니다.

But, what if there was some antimatter in outer space

하지만 반물질로 이루어져있는 행성이

and we could dig it out one day

우주 어딘가에 있고

from an antiplanet somewhere.

우리가 찾아 낼 수 있다면 어떨까요?

A few decades ago, many scientists believed

몇 십년 전 만해도, 많은 과학자들은

that this could actually be possible.

반물질로 이루어진 행성이 존재할 것이라고 믿었습니다.

Today, observations have shown

오늘날 관측 자료들은

that there is no significant amount of antimatter

우주에 어떤 곳에도 의미있는 정도의 반물질이 존재하지는

anywhere in the visible universe,

않다는 것을 보여줍니다.

which is weird because, like we said before,

이것은 기묘합니다. 왜냐하면 우리가 앞에서 말한 것 처럼

there should be just as much antimatter

우주에는 반물질이 있는 양 만큼

as there is matter in the universe.

물질이 존재해야만 하기 때문이지요.

Since antiparticles and particles

물질과 반물질이

should exist in equal numbers,

각각 똑같은 양만큼 존재한 이후로

this missing antimatter?

반물질이 없어졌다는 것인가요?

Now that is a real mystery.

그러므로 이것이 진짜 미스터리입니다.

To understand what might be happening,

지금 무엇이 일어나고 있는지 알기 위해서는

we must go back to the Big Bang.

우리는 빅뱅에서부터 알아봐야 합니다.

In the instant the universe was created,

순간적으로 우주는 창조되었고

a huge amount of energy was transformed into mass,

엄청난 양의 에너지가 질량으로 변했습니다.

and our initial universe contained

그리고 우주가 만들어졌을 당시에 우주에는

equal amounts of matter and antimatter.

똑같은 양의 물질과 반물질이 있었습니다.

But just a second later,

하지만 몇 초뒤에

most matter and all of the antimatter

대부분의 물질과 모든 반물질이

had destroyed one another,

한 쌍을 지으며 사라졌습니다

producing an enormous amount of radiation

엄청난 양의 방사능을 방출하면서요.

that can still be observed today.

그 방사능은 아직도 존재한다고 합니다.

Just about 100 millionths

원래 물질의 1억분의 1정도가

of the original amount of matter stuck around

남게 되었고

and no antimatter whatsoever.

반물질은 하나도 남지않았습니다

"Now, wait!" you might say,

"잠깐만요" 여러분은 아마 이렇게 이야기하겠지요.

"Why did all the antimatter disappear

"왜 반물질은 모두 없어졌지만

and only matter was left?"

물질은 남았어요?"

It seems that we were somehow lucky

이것은 우리가 운이 좋았던 것으로 보입니다

that a tiny asymmetry exists

그리고 작은 불균형이

between matter and antimatter.

물질과 반물질 사이에 존재하는 것 같습니다.

Otherwise, there would be no particles at all

그것이 아니면 어떤 입자도

anywhere in the universe

우주에 존재하지 않았을 것이고

and also no human beings.

그렇다면 인간도 존재하지 않았을 겁니다

But what causes this asymmetry?

하지만 무엇이 이런 불규칙성을 만들었을까요?

Experiments at CERN are trying to find out the reason

유럽 입자 물리 연구소가 실험을 통해 그 이유를 알아내려고 합니다.

why something exists

왜 사물이 존재하는지

and why we don't live in a universe

그리고 왜 우리가 방사능만으로 가득찬

filled with radiation only?

우주안에 살지 않는지 말이예요.

But, so far, we just don't know the answer.

하지만 아직은 우리는 그 답을 얻지 못했습니다.