천쥔춘(陳俊村)
【정견뉴스】
지구 상에서는 언제나 우주 입자가 대기층, 심지어 사람들의 몸까지 통과하고 있다. 이것은 지구의 개념도. (NASA/Reid Wiseman)
우리가 살아가는 지구 위에서는 언제나 외계 우주에서 날아온 방사선과 미세한 입자들이 대기권을 뚫고, 심지어 우리의 몸까지 관통하고 있다. 그렇다면 매초 과연 얼마나 많은 입자가 우리 몸을 통과할까? 또한 우리의 일상과 건강에는 어떤 영향을 끼치는 걸까?
‘라이브 사이언스(Live Science)’에 따르면, 매일 매 순간 지구는 외계 우주에서 날아오는 수많은 입자들로부터 ‘폭격’을 받고 있다. 그중 일부 입자는 대기권에 의해 차단되지만, 또 다른 일부는 대기권을 뚫고 인체를 포함한 모든 물체를 거침없이 통과한다.
뉴트리노: 인체를 통과하는 가장 흔한 입자
인체를 통과하는 외계 입자 중 가장 흔한 것은 뉴트리노(neutrino, 중성미자)다. 미국 네바다대학교 라스베이거스캠퍼스(UNLV)의 물리학 교수 마이클 프라비카(Michael Pravica)는 이 웹사이트에서 “추정에 따르면 매초 100조 개에 달하는 뉴트리노가 우리 개개인의 몸을 통과하고 있다”고 밝혔다.
뉴트리노는 숫자가 엄청나게 많지만, 일반 물질과 거의 상호작용을 하지 않는다. 거의 모든 뉴트리노가 아무런 흔적도 남기지 않은 채 인체와 기타 물체를 뚫고 지나가며, 사람들은 보통 이를 전혀 느끼지 못한다.
위스콘신대학교 매디슨 캠퍼스의 물리학 조교수 루루(Lu Lu)는 뉴트리노가 핵반응에서 비롯된다고 설명했다. 우리 대기권을 통과하는 뉴트리노의 거의 대부분은 태양에 에너지를 공급하는 핵융합 반응에서 비롯되지만, 일부는 더 먼 곳이나 심지어 다른 은하에서 기원하기도 한다.
우주선과 뮤온: 대지를 두드리는 고에너지 입자
외계 우주에서 날아와 지구와 충돌하는 또 다른 입자는 우주선(cosmic ray)이다. 시카고대학교 웹사이트에 따르면, 이는 빛의 속도에 가까운 속도로 사방에서 지구를 향해 날아오는 전하를 띤 고에너지 입자이다.
우주선은 주로 태양에서 기원할 가능성이 높으며, 다른 폭발하는 별이나 심지어 블랙홀에서 비롯되기도 한다. 이들은 주로 양성자나 더 무거운 원소의 원자핵으로 구성되어 있으며, 전자와 양전자(positron, 전자의 반물질 대응 입자)로 이루어진 부분도 적지 않다.
매일 수조 개의 우주선이 지구와 충돌하며, 그중 압도적 다수는 대기권과 자기장에 의해 차단된다. 하지만 때때로 이들이 대기 중의 입자와 충돌하여 지면에 도달할 수 있는 ‘이차 입자 소나기’를 생성하는데, 여기에는 뮤온(muon, μ)이 포함된다.
뮤온은 음전하를 띤 아원자 입자로 전자와 매우 유사하지만, 질량은 전자의 200배가 넘는다. 루루 교수는 해수면 기준 1분당 약 1개의 뮤온이 1제곱센티미터의 구역을 통과한다고 말했다.
그녀는 “인체로 환산하면 통과하는 양이 초당 수십 개에서 수백 개 사이”라며 “대략 초당 한두 개의 뮤온이 한 손을 통과한다”고 언급했다.
또한 뮤온은 전하를 띠고 있기 때문에 만나는 물질과 상호작용을 하며, 그 운동 궤적은 증기로 가득 찬 용기인 ‘구름상자(cloud chamber)’ 안에서 가시화될 수 있다. 대전 입자가 증기를 통과할 때 안개로 이루어진 가시적인 흔적을 남기기 때문이다.
건강에 영향이 있을까?
이에 비해 뉴트리노는 전하를 띠지 않고 질량도 거의 없다. 이 두 가지 특성 때문에 뉴트리노는 탐지하기 매우 어렵고, 이 때문에 종종 ‘유령 입자’로 불린다.
매초 무려 100조 개에 달하는 뉴트리노가 사람의 몸을 통과하지만, 이들은 인체와 거의 상호작용을 하지 않으며 이러한 상호작용이 방출하는 에너지도 극도로 낮다. 따라서 루루 교수는 뉴트리노가 “건강에 전혀 위험을 구성하지 않는다”고 말했다.
하지만 앞서 언급했듯이 뮤온은 만나는 물질과 상호작용을 하므로, 우주선 충돌로 생성된 대량의 뮤온은 인체에 영향을 미칠 수 있으나 그 영향은 대개 매우 미미하다.
루루 교수는 일반인의 경우 연간 우주선이 가져오는 방사선량이 약 0.4밀리시버트(mSv)로, 이는 1년 동안 흉부 X선 검사를 몇 차례 받는 정도의 방사선량과 맞먹는다고 설명했다.
그녀는 방사선량이 고도, 위도, 차폐 조건에 따라 다르지만, 일반적인 지상 환경에서 뮤온과 기타 우주선 입자는 중대한 건강 위협으로 여겨지진 않는다고 덧붙였다. 지구상의 생명체는 탄생 이래 줄곧 이러한 입자의 조사(照射) 환경 속에서 살아왔다.
그녀는 우리 몸을 통과하는 이러한 입자들은 우리가 우주와 분리되어 있지 않다는 사실을 끊임없이 일깨워준다고 결론지었다.
참고로 외계 우주에서 온 입자는 오로라와 같이 인간의 삶에 즐거움을 더해주기도 합니다. 이는 태양에서 온 대전 입자가 지구 자기장에 이끌려 대기권으로 진입하면서 장관을 이루는 빛의 풍경을 선사하는 것이다.
(에포크타임스에서 전재)