‘빅 G’란 무엇인가?

‘빅 G’(Big G)로 불리는 만유인력 상수는 두 질량 사이에 작용하는 중력의 세기를 나타내는 우주 기본 상수다. 이 값은 두 질량이 일정 거리 떨어져 있을 때의 인력을 설명하며, 상대성 이론적 관점에서 특정 질량이 시공간을 얼마나 왜곡하는지도 나타낸다.

물리학자들은 빅 G의 대략적인 값을 알고 있지만, 지난 2세기 이상 정밀 측정을 시도해 왔음에도 불구하고 여전히 일치하지 않는 결과가 반복되고 있다. 그 차이는 약 1만분의 1 수준으로, 다른 기본 상수에 비해 정확도가 크게 떨어지는 ‘문제아’로 꼽힌다.

왜 빅 G 측정은 어려운가?

빅 G 측정의 가장 큰 걸림돌은 중력의 약함이다. 네 가지 기본 힘(중력, 전자기력, 약한 핵력, 강한 핵력) 중 가장 약한 중력은 실험실 환경에서 외부 중력장(‘리틀 g’)의 영향을 쉽게 받는다. 이 약한 중력을 정밀하게 측정하기 위해서는 극도로 민감한 장비가 필요하며, slightest한 외부 요인도 결과에 영향을 미친다.

지난 10년간의 도전

미국 국립표준기술연구소(NIST)의 과학자들은 지난 10년간 빅 G 측정 실험 중 가장 상이한 결과를 재현하는 데 주력했다. 최근 Metrologia 저널에 발표한 연구 결과는 기존의 불일치를 해결하지는 못했지만, 빅 G의 더 정확한 값을 찾기 위한 노력에 새로운 데이터를 제공했다는 점에서 의미가 있다.

물리학계의 반응

빅 G의 정밀 측정은 정밀 계측학 분야에서 오랫동안 풀리지 않는 숙제로 남아 있다. 다른 기본 상수들은 상대적으로 정확한 값을 확보한 반면, 빅 G는 여전히 오차가 큰 상태로 남아 있어 물리학자들의 heads-up을 요구하고 있다. 연구자들은 더 정교한 실험 장비와 방법을 개발해 이 난제를 해결하고자 노력 중이다.

“빅 G는 우주를 이해하는 데 필수적인 상수지만, 그 측정은 여전히 어려운 과제입니다. 이번 연구는 새로운 데이터를 제공했지만, 해결책은 아직 멀었습니다.” — NIST 연구팀