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[와우! 과학] 초전도체는 우주서 자연 발생…운석서 증거 첫 발견

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▲ 소행성이나 혜성의 파편으로 추정되는 문드라빌라 운석의 이미지(사진=UC샌디에이고)

초전도 합금의 흔적이 운석에서 처음으로 발견됐다. 이는 매우 낮은 온도에서 전기저항이 0에 가까워지는 초전도현상이 나타나는 도체인 초전도체가 우주에서 자연적으로 형성할 수 있음을 보여주는 최초의 증거인 셈이다.

미국 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스(이하 UC샌디에이고)와 브룩헤이븐 국립연구소 공동연구진은 지구상에 떨어진 크고 작은 운석 표본 15점을 조사·분석해 그중 두 표본에서 초전도성 입자들을 발견했다고 23일(현지시간) 발표했다.


이들 연구자가 자연적으로 형성된 초전도체 흔적을 찾아낸 두 표본은 109년 전인 1911년 호주 남부 지역의 작은 마을 문드라빌라(Mundrabilla)에 떨어진 같은 이름의 이 나라 최대 운석인 철운석과 25년 전 남극에 떨어진 GRA 95205로 명명된 유레일라이트 운석인 것으로 전해졌다.

이번 결과는 지구에 떨어진 시기는 물론 성분도 다른 두 운석에서 초전도 합금이 발견됐다는 것을 보여주므로, 앞으로 다른 운석에서도 이런 증거를 발견할 가능성이 높다고 이들 연구자는 생각한다.

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▲ 문드라빌라 운석의 가장 큰 조각. 무게는 280㎏에 달한다.(사진=위키미디어 커먼스)

UC샌디에이고의 이반 슐러 박사(물리학과 교수)와 동료 박사들은 이번 연구에서 자기장 변조 극초단파 분광법(MFMMS·Magnetic Field Modulated Microwave Spectroscopy)으로 불리는 극히 민감한 측정 기법을 이용해 소행성이나 혜성의 파편인 운석 조각들을 분석했고, 그중 두 표본에서 초전도 성질을 띠는 이리듐과 납 그리고 주석으로 된 합금 알갱이를 찾아냈다. 이들 입자는 절대온도 5K나 영하 268℃ 정도로 냉각됐을 때 초전도성을 띠는 것으로 나타났다.

과학자들은 과거 주로 실험실에서 특정 합금이 초전도체임을 보여줬지만, 지금까지 누구도 이런 초전도체가 우주에서 형성될 수 있는지를 보여주지 못했다.


이에 대해 슐러 박사는 “이번 연구의 가장 큰 시사점은 우주에 자연적으로 발생한 초전도체가 존재한다는 것”이라고 설명했다.

하지만 슐러 박사와 같은 대학 동료 연구원들도 처음에 자신들의 조사 결과를 그리 신뢰하지 못했다. 따라서 이들은 나중에 연구에 참여한 브룩헤이븐 국립연구소 측에 검증을 의뢰해 확인하고 나서야 자신들이 중요한 발견을 했다는 것을 받아들일 수 있었다.

최근 몇 년간 초전도체의 발견은 자기부상 열차에서부터 양자컴퓨터에 이르기까지 여러 분야와 밀접하게 관계돼 왔다. 초전도체는 기본적으로 물리적 저항 없이 원자끼리 전기를 전달하므로, 열을 과하게 전달하거나 그로 인한 결과로 다른 에너지가 발생하지도 않는다.

자세한 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호(23일자)에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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