한국항공우주연구원

뮤온 중성미자가 타우 중성미자로 변형되는 현상 연구가 주요 목적인 이른바 오페라(OPERA : Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) 실험에서 GPS를 이용한 시간측정이 아인슈타인의 특수상대성이론에 대한 의구심을 불러일으켰다. 이와 더불어 최근 오페라와 관련된 연구에서 중성미자가 빛의 속도(아인슈타인의 특수상대성이론에서의 절대적 속도 한계)보다 빠를 수 있다는 실험결과가 발표됐다.

  OPERA 실험은 스위스 제네바 소재 유럽공동원자핵연구소(CERN)의 슈퍼입자가속기(SPS)에서 730Km 떨어진 이탈리아의 국립핵물리연구소(INFN)인 그랑사쏘 국립연구소(LNGS)까지 중성미자 발사로 이루어졌다. 오페라 실험을 통해 그랑사쏘에서는 15,000개 이상의 원자구성입자인 중성미자가 관측됐다. 이 중성미자들은 CERN의 슈퍼입자가속기에서 양성자가 발사되어 이탈리아에 있는 연구소(LNGS)로 가는 도중 중성미자로 나타나게 된 것이다.

  이 때, CERN과 LNGS 두 곳에 위치한 GPS 수신기는 "동시수신 시각전송 기술"을 이용하여 두 장소(CERN, LNGS)의 지역 시각과 두 장소에서 같은 가시위성을 이용한 GNSS 위성 시각을 비교하는데, 이 방법은 2 나노초의 시각 동기가 가능한 원자시계를 사용한다.

  원자시계는 정확한 중성미자 이동시간 측정을 위해 두 실험실(CERN, LNGS)간의 시각 동기화를 가능하게 해준다. CERN과 LNGS 사이의 기저거리를 측정하는데 있어 이전에 사용된 GPS 수신기는 20cm의 오차를 가졌었지만 CERN 측에 따르면, 중성미자의 이동시간은 10나노초 이하의 정확도로 결정되므로 CNGS(CERN Neutrino to Gran Sasso) beam line 상과 OPERA 검출부의 모든 요소들의 응답시간 또한 높은 정밀도로 측정되었다고 한다.

* 본 기사는 Inside GNSS(2011년 11월 17일자)에 실린 기사를 요약 번역한 내용입니다.
자료 출처 : http://www.insidegnss.com/node/2845