중성미자

기본 입자
페르미온				보손
쿼크		렙톤		게이지 보손		스칼라 보손	메손
위	아래	전자	전자 중성미자	글루온	중력자	힉스 보손	케이온
맵시	기묘	뮤온	뮤온 중성미자	광자
꼭대기	바닥	타우온	타우 중성미자	W/Z보손

한자: 中性微子

영어: Neutrino

중성미자는 소립자(렙톤)의 한 종류로, 어원은 '작은 중성자'다.

약력과 중력에만 반응하며, 다른 힘엔 무관심하여 거의 모든 물질을 다 통과해 버린다. 중성자가 붕괴할 때(베타 붕괴) 양성자와 함께 나온다. 처음에 중성자가 붕괴할 때는 양성자만 검출되었으나, 에너지 보존 법칙에 어긋나는 결과가 되어버려 도입한게 이것이다. 이런 발상을 한 사람이 바로 파울리의 배타원리로 유명한 볼프강 파울리다. 여러모로 실험물리학의 원수

현재 태양에서 1입방 센티미터당 65억 개가 방출되고 있으며, 그중 300만 개가 매 순간 인체를 뚫고 지나가지만 아무런 영향을 느끼지 못한다. 1광년 두께의 철판을 두고 중성미자를 쏘면 겨우 입자 1개와 반응할까 말까 하는 수준이다. 물론 태양뿐만 아니라 초신성 폭발 순간이나 우주선이 대기를 때리는 순간, 원자붕괴로 인한 방사선 방출 시라던가 양성자가 붕괴할 때 나온다.

중성미자는 전기적으로 중성이다보니 웬만한 방법으로는 찾을 수 없다. 비유하자면 체를 들고 다니면서 공기를 붙잡아 두려는 것과 같다. 그래서 간접적으로 관찰하며, 관측 방법에는 여러 가지가 있지만 제일 잘 알려진 방법은 중성미자가 물분자를 이루는 원자핵과 어쩌다가 상호 반응하여 발생하는 고 에너지의 해당 렙톤(전자, 뮤온, 타우)이 물 안에서 이동할 때 발생하는 체렌코프 현상을 관측하는 것이다.
사실 방법은 매우 쉬운데, 입자가 너무나 작고 더군다나 반응도 매우 적기에 관측기 크기는 무진장 크다. 예전 금성출판사에서 나온 과학 학습만화에 일본에 있는 중성미자 관측기인 카미오칸데 시리즈를 그려뒀던 적이 있다. 현재 동작하고 있는 슈퍼 카미오칸테는 높이 41.4m, 너비 39.3m의 물탱크이다. 거기다가 들어있는 물은 100% 초순수...물 떠다 놓고 천지신명께 빌면 뉴트리노를 점지해 주신다는 우스개소리도 가능.

현재 제일 거대한 중성미자 관측기는 천조국이 남극에 박아넣은 아이스큐브라는 물건인데, 이 물건은 남극점 얼음을 뚫어 거기다가 줄줄이 소시지로 연결한 관측기를 집어넣어둔 것이다. 줄 하나당 길이가 2.5km에 달하며, 이 줄이 86개에 달한다.

첫번째 사진이 아이스큐브를 설치한 지역의 연구시설을 보여주며, 두 번째와 세 번째 사진이 아이스큐브 내에 설치된 관측기의 모습이다. 마지막 사진은 설치형태를 그림으로 나타낸 것.

이렇게 관측이 어렵기 때문에 중성미자의 물리량은 아직까지 수수께끼였는데 중성미자의 질량이 2015년 들어 밝혀졌다. 0에 가깝지만, 0은 아니다.기사
그럼 중성미자의 속력은? 빛의 속도와 '거의' 같다. 여기서도 거의라는 모호한 표현을 사용했는데, 중성미자의 이동속도가 빛의 속도에 근접한다는 것만 알려졌을 뿐 아직 정확하게 속도값이 측정되지 않았기 때문이다. 빛보다 느릴 수도 있고 빛과 같을 수도 있고 심지어 빛보다 빠를 수도 있다! 다만 중성미자는 기본적으로 매질과 상호작용을 하지 않기 때문에 빛처럼 매질에 따른 굴절률은 존재하지 않는다.

2011년 CERN에서 중성미자가 광속보다 더 빠르다는 연구결과를 내었으며, 이후 실시한 2차 실험에서도 중성미자가 60ns만큼 더 빠르다고 했다. 지금까지의 물리학 이론에 따르면 빛보다 더 빠른 물질은 존재할 수 없기에 전세계적인 관심을 모았다. 이러한 충공깽스러운 실험 결과를 입증하기 위해 다른 물리학자들도 공개된 실험 조건을 토대로 재현 작업에 들어갔으나, 11월 2차 실험 결과는 해당 연구팀에서만 빛보다 수 나노초 빠르다는 결론을 냈고, 다른 연구팀에서는 결과 재현에 실패했다. 이런 상황인 관계로 중성미자가 빛보다 빠르다는 것이 단순한 착각이 아니었나 하는 의견이 물리학계에서는 지배적이었다. 그리고 결국 측정상의 문제로 인한 오류로 결론이 났다.한겨레 사이언스온 기사 아인슈타인은 죽어서도 지지 않는다. 양자역학에서는 졌는데?

2015년 노벨물리학상은 중성미자가 질랑을 가지고 있다는 증거인 중성미자 진동을 빍혀낸 카지타 다카키와 아서 B. 맥도날드가 수상을 하였다. 한국에서는 서울대 물리과 김수봉 교수가 100억원의 연구비로 영광 원전 근처의 산속 지하 터널에 중성미자 검출 장치를 건설해 중성미자의 질량값 등 성질에 관한 연구를 하고 있다. 또한 이분은 얼마 전에 중성 미자 세 가지 중 가장 가벼운 것과 무거운 것의 질량 차이를 알아내셨다고 한다. 그 종류가 뭔지만 알면 중성 미자 각각의 질량도 알 수 있을 듯 하다.

영화 2012에 보면, 태양 중성미자의 반응성이 급격하게 커져서 물이나 맨틀을 데우기 때문에 지각변동이 일어난다. 라고 언급했는데, 실제로 그렇게 되면 이 우주를 구성하는 물리법칙이 통째로 무너진다. 다른걸 다 떠나서, 중성미자가 관여하는 기본힘은 약력뿐인데, 이 약력의 미세작용계수의 크기가 터무니 없이 커지는 것과 마찬가지라는 해석이 나오기 때문. 덧붙여서 약력의 미세작용상수의 크기가 커지면 당장 베타 붕괴는 우주에서 사라지게 되며(정확히는 존재는 하겠지만 확률이 터무니 없이 낮아진다), 중성미자때문에 지구 속이 데워져서 재앙이 나는게 아니라, 오히려 중성미자의 발생률이 급감하지 늘어나서 위험해지지는 않는다.