경북대 손동철 교수가 참여하는 국제우주정거장의 입자물리학 실험 AMS(Alpha Magnetic Spectrometer 알파자기분광계) 국제공동연구진은 2011년 5월 실험을 시작한 이후 5년 동안의 연구결과를 발표했다.
이 실험은 우주선 입자의 전하량과 에너지, 운동량을 정밀하게 측정해 현대물리학의 근원적인 질문들인 암흑물질이나 무거운 반물질의 존재 여부, 그리고 우주선의 성질과 더불어 알려지지 않은 새로운 물리현상들을 탐색하는 실험이다.
AMS 연구진은 검출기가 국제우주정거장에 처음 설치된 이후 지금까지 약 900억 개 이상의 우주선 입자들을 검출했고, 주요 연구결과들을 미국물리학회지인 ‘피지컬 리뷰 레터(Physical Review Letters)’에 발표해왔다.
암흑물질이 서로 충돌하면 여분의 양전자(전자의 반물질)와 반양성자(수소핵자의 반물질)를 생성할 것으로 예측되며, 이들의 에너지분포를 측정하면 암흑물질의 존재에 대한 정보를 얻을 수 있다.
AMS 실험을 통해 양전자 선속 자체와 전자와 양전자 선속의 합에 대한 양전자 선속의 상대적인 비율, 그리고 반양성자 대 양성자 선속비를 측정한 결과, 암흑물질의 존재를 가정한 모형과 측정결과 자료가 일치하는 것을 알아냈다.
특히 양전자 선속은 암흑물질의 질량이 약 1TeV(수소입자 질량의 약 천배)인 경우를 가정한 모형으로 예측하는 바와 일치해 암흑물질 존재 단서로 학계의 관심이 높을 것으로 기대된다.
AMS 실험은 국제우주정거장의 내구연한인 2024년까지 실험을 계속 진행한다면, 암흑물질 연구에 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
AMS 연구진은 베릴륨 동위원소들의 선속을 측정한 결과 은하 내 우주선입자의 나이가 평균적으로 약 1200만년 가량 된다고 밝혔다.