중성미자는 전하도 없고 질량도 거의 없습니다. 물질을 거의 통과합니다. 지금 이 순간에도 수백억 개의 태양 중성미자가 당신의 엄지손톱을 통과하고 있습니다.
이런 유령 같은 입자를 연구하는 방법을 개발한 것이 레더먼, 슈워츠, 스타인버거의 공로입니다.
그들은 1962년 최초의 중성미자 빔을 만들었습니다. 그리고 그 빔으로 중성미자가 두 종류가 있다는 것을 발견했습니다. 전자와 짝을 이루는 전자 중성미자, 그리고 뮤온과 짝을 이루는 뮤온 중성미자.
📜 파트 1. 중성미자 — 유령 입자의 발견
중성미자 이야기는 1930년으로 거슬러 올라갑니다.
베타 붕괴에서 중성자가 양성자로 변하면서 전자가 방출됩니다. 에너지 보존 법칙에 따르면 방출되는 전자의 에너지는 정확한 값이어야 합니다. 그런데 측정해보면 전자가 다양한 에너지를 가지고 나왔습니다.
에너지가 어디로 사라진 것인가? 1930년 볼프강 파울리가 해결책을 제안했습니다. 검출되지 않는 세 번째 입자가 함께 나온다고. 그 입자가 에너지 일부를 가져간다면 전자 에너지가 연속 분포를 가지는 것이 설명됩니다.
파울리는 처음에 이것을 뉴트론이라고 불렀습니다. 이후 채드윅이 중성자를 발견하자, 엔리코 페르미가 이 입자를 이탈리아어로 작은 중성인 것이라는 뜻의 중성미자라고 불렀습니다.
중성미자는 1956년에야 직접 검출되었습니다. 클라이드 코원과 프레드 라이네스가 원자로 근처에서 반중성미자가 양성자와 반응해 중성자와 양전자를 만드는 것을 감지했습니다. 라이네스는 이 발견으로 1995년 노벨 물리학상을 받았습니다.
중성미자는 물질과 상호작용이 매우 약합니다. 태양에서 나오는 중성미자가 지구를 관통하고 나올 때 평균 1조 km 두께의 납을 뚫어야 겨우 50% 정도가 흡수됩니다. 그러니 중성미자 검출기를 만드는 것이 얼마나 어려운지 알 수 있습니다.
📜 파트 2. 리언 레더먼 — 중성미자 빔 아이디어의 탄생
리언 맥스 레더먼은 1922년 미국 뉴욕에서 태어났습니다. 콜롬비아 대학교에서 공부하고 박사학위를 받았습니다. 이후 콜롬비아 대학교 교수로 오랫동안 재직하며 가속기 물리학의 선두에서 연구했습니다.
1950년대 말 레더먼은 중성미자 실험에 대한 아이디어를 갖게 되었습니다. 중성미자가 약한 핵력을 통해서만 상호작용한다는 것은 알려져 있었습니다. 중성미자를 이용하면 약한 핵력을 직접 연구할 수 있습니다. 하지만 중성미자를 어디서 충분히 얻는가?
레더먼의 아이디어는 가속기에서 만들어진 파이온의 붕괴를 이용하는 것이었습니다. 고에너지 양성자를 타겟에 충격시키면 파이온이 대량으로 만들어집니다. 파이온은 두 가지로 붕괴합니다. 양성 파이온은 양전하 뮤온과 뮤온 중성미자로, 음성 파이온은 음전하 뮤온과 반뮤온 중성미자로.
파이온이 붕괴한 후 두꺼운 차폐재로 뮤온을 흡수하면 중성미자만 남습니다. 이것이 중성미자 빔입니다.
브룩헤이번 국립연구소의 AGS 가속기가 이 실험을 위한 최적의 장소였습니다.
📜 파트 3. 멜빈 슈워츠와 잭 스타인버거 — 팀의 완성
멜빈 슈워츠는 1932년 미국 뉴욕에서 태어났습니다. 컬럼비아 대학교에서 레더먼 밑에서 공부하고 같은 대학교 교수가 되었습니다.
잭 스타인버거는 1921년 독일 바트 키싱겐에서 태어났습니다. 유대계였던 그는 나치 집권 후 1934년 13세의 나이에 혼자 미국으로 이민했습니다. 시카고 대학교에서 노벨상 수상자 엔리코 페르미 밑에서 공부했습니다. 컬럼비아 대학교를 거쳐 CERN에서 오랫동안 연구했습니다.
세 사람이 팀을 이루어 1961~1962년 브룩헤이번의 AGS 가속기에서 실험을 수행했습니다.
실험에서 사용된 중성미자 검출기는 10톤짜리 스파크 챔버였습니다. 중성미자가 알루미늄 판과 반응하면 전하를 가진 입자가 나오고, 이것이 전기장 속에서 스파크를 일으켜 흔적을 남기는 방식입니다.
8개월에 걸쳐 AGS에서 방대한 양의 양성자를 타겟에 충격시켜 중성미자 빔을 만들었습니다. 그리고 스파크 챔버에서 중성미자와 물질의 반응 사례를 포착했습니다.
결정적인 질문은 이것이었습니다. 이 중성미자가 반응할 때 전자가 나오는가, 뮤온이 나오는가?
만약 모든 중성미자가 같다면, 어느 경우나 비슷한 확률로 전자나 뮤온이 나와야 합니다. 하지만 실험 결과는 달랐습니다. 뮤온만 나오고 전자는 거의 나오지 않았습니다. 50번 이상의 반응 사례 중 뮤온이 나온 것은 29번, 전자가 나온 것은 단 6번 — 그것도 오차 범위 안에서 설명 가능했습니다.
이것은 파이온 붕괴에서 나온 중성미자가 뮤온과만 반응하고 전자와는 반응하지 않는다는 것을 의미했습니다. 전자와 짝을 이루는 전자 중성미자와, 뮤온과 짝을 이루는 뮤온 중성미자가 서로 다른 종류라는 것이 확인된 것입니다. 이것이 경입자 이중 구조입니다.
📜 파트 4. 경입자 가족의 완성
이 발견은 표준 모형의 경입자 구조를 확립하는 데 결정적이었습니다.
표준 모형에서 경입자는 세 세대로 구성됩니다. 각 세대는 하나의 전하를 가진 경입자와 하나의 중성미자로 이루어집니다.
1세대는 전자와 전자 중성미자입니다. 전자는 1897년 J.J. 톰슨이 발견했습니다. 전자 중성미자는 1956년 코원과 라이네스가 발견했습니다.
2세대는 뮤온과 뮤온 중성미자입니다. 뮤온은 1936년 칼 앤더슨이 우주선에서 발견했습니다. 뮤온 중성미자는 1962년 레더먼, 슈워츠, 스타인버거의 실험에서 확인되었습니다.
3세대는 타우와 타우 중성미자입니다. 타우는 1975년 마틴 펄이 SLAC의 SPEAR 가속기에서 발견했습니다. 타우 중성미자는 훨씬 늦게 2000년에야 페르미 연구소의 DONUT 실험에서 직접 검출되었습니다.
경입자의 세 세대 구조는 쿼크의 세 세대 구조와 대응합니다. 왜 정확히 세 세대인지는 아직 완전히 이해되지 않은 질문입니다.
1989년 CERN의 LEP 가속기에서 Z 보손 붕괴를 정밀 측정한 결과, 가벼운 중성미자의 세대 수가 정확히 3개라는 것이 확인되었습니다. 이것은 표준 모형에서 세 세대 이상의 중성미자가 없다는 것을 의미합니다.
📜 파트 5. 중성미자 물리학의 현재
레더먼, 슈워츠, 스타인버거의 발견 이후 중성미자 물리학은 계속 발전했습니다.
1998년 일본의 슈퍼카미오칸데 실험이 중성미자 진동을 발견했습니다. 대기 중성미자를 측정했을 때, 지구를 통과한 뮤온 중성미자가 감소한다는 것이 발견되었습니다. 이것은 뮤온 중성미자가 타우 중성미자로 변환된다는 것을 의미합니다. 중성미자 진동은 중성미자가 질량을 가진다는 것을 의미합니다. 표준 모형에서 중성미자는 질량이 없다고 가정되었는데, 이것이 수정되어야 했습니다. 슈퍼카미오칸데 팀의 梶田 隆章와 캐나다 SNO 실험의 아서 맥도날드는 이 발견으로 2015년 노벨 물리학상을 받았습니다.
중성미자가 질량이 있다는 것은 표준 모형 너머의 물리학이 있다는 첫 번째 실험적 증거입니다.
중성미자 CP 위반도 탐색 중입니다. 중성미자와 반중성미자가 다르게 진동한다면 CP 대칭이 깨진 것입니다. 이것이 우주의 물질-반물질 비대칭을 설명하는 실마리가 될 수 있습니다. 일본의 T2K 실험, 미국의 NOvA 실험이 이것을 측정하고 있고, 초기 결과들이 CP 위반 가능성을 시사하고 있습니다.
레더먼은 2018년 96세로 세상을 떠났습니다. 그는 힉스 보손을 신의 입자라고 불렀고, 그 이름으로 유명한 대중 과학서를 썼습니다. 1977년에는 보텀 쿼크를 발견하는 데도 핵심적인 역할을 했습니다.
슈워츠는 2006년 73세로 세상을 떠났습니다. 스타인버거는 2020년 99세로 세상을 떠났습니다. 그는 거의 100세까지 장수하며 물리학의 발전을 목격했습니다.
📜 파트 6. 1988년 노벨상 — 중성미자 빔의 유산
1988년 노벨 물리학상은 레더먼, 슈워츠, 스타인버거가 공동으로 받았습니다.
수상 이유는 중성미자 빔 방법과 뮤온 중성미자의 발견에 의한 경입자 이중 구조 시연에 대하여.
발견이 1962년이었으니 26년 만의 노벨상이었습니다.
중성미자 빔이라는 방법론은 이후 입자물리학의 표준 기술이 되었습니다. CERN, 페르미 연구소, 일본의 KEK 등에서 다양한 중성미자 빔 실험이 이루어졌습니다.
지금도 일본에서 뮤온 중성미자 빔을 295km 떨어진 슈퍼카미오칸데 검출기로 쏘는 T2K 실험이 진행 중입니다. 2세대에서 3세대 중성미자로의 변환을 정밀 측정해서 CP 위반을 탐색하고 있습니다.
중성미자는 물질을 거의 통과합니다. 그 유령 같은 성질이 오히려 장점이 됩니다. 지구를 반쯤 뚫고 가더라도 거의 흡수되지 않기 때문에, 오랜 거리에 걸쳐 중성미자 실험을 할 수 있습니다. 그 거리가 진동을 측정하는 데 필요합니다.
레더먼이 1961년 제안한 아이디어가 오늘날 우주의 기원을 탐구하는 실험의 핵심이 되었습니다.
📜 파트 7. 중성미자의 질량과 진동 — 표준 모형 너머
레더먼, 슈워츠, 스타인버거가 뮤온 중성미자를 발견해서 경입자가 두 종류가 있다는 것을 확인했습니다. 이후 세 번째 종류인 타우 중성미자가 발견되어 세 세대 구조가 완성되었습니다.
표준 모형에서 중성미자는 질량이 없다고 가정되었습니다. 이 가정이 편리했던 것은 질량 없는 중성미자는 세대 사이를 전환하지 않기 때문입니다.
하지만 1998년 일본의 슈퍼카미오칸데 실험이 충격적인 결과를 발표했습니다. 대기 중성미자에서 뮤온 중성미자가 지구를 통과하는 동안 타우 중성미자로 변환된다는 것이었습니다. 중성미자 진동이었습니다.
중성미자가 서로 다른 종류 사이를 진동하려면 질량이 있어야 합니다. 그리고 각 세대의 질량이 달라야 합니다. 중성미자가 질량이 있다는 것이 확인된 것입니다.
이것은 표준 모형에 없는 물리학입니다. 표준 모형은 질량 없는 중성미자를 가정했지만, 실험이 이것을 반박했습니다.
카지타 타카아키와 아서 맥도날드는 중성미자 진동 발견으로 2015년 노벨 물리학상을 받았습니다.
중성미자의 질량이 얼마인지, 중성미자와 반중성미자가 사실 같은 입자인지 아닌지 — 마요라나 중성미자 — 이런 질문들이 현재 실험들이 답하려는 문제입니다.
📜 파트 8. 신경 중성미자 — 지구 내부를 보는 입자
레더먼과 동료들이 개발한 중성미자 빔 기술은 지구 과학에도 응용됩니다.
지구의 내부는 직접 볼 수 없습니다. 가장 깊은 시추 구멍이 약 12km 정도입니다. 지구 내부를 이해하는 주된 방법은 지진파 분석입니다.
지구 뉴트리노라는 분야가 있습니다. 지구 내부의 방사성 원소들 — 우라늄, 토륨, 칼륨 — 이 붕괴할 때 반중성미자를 방출합니다. 이 지구 뉴트리노를 감지하면 지구 내부의 방사성 원소 분포를 알 수 있습니다.
일본의 카미오칸데, 이탈리아의 보렉시노 같은 거대한 중성미자 검출기들이 이 지구 뉴트리노를 측정합니다. 지구가 방출하는 열의 얼마가 방사성 붕괴에서 오는지 측정함으로써 지구의 화학 조성과 열 역사를 알 수 있습니다.
태양 중성미자는 태양 내부 핵융합의 직접적인 증거입니다. 파울러가 이론으로 기술한 pp 연쇄에서 정확한 에너지와 수를 가진 중성미자가 방출됩니다. 이것을 측정함으로써 태양 내부 온도와 핵융합 반응률을 직접 확인할 수 있습니다.
레더먼의 팀이 처음 중성미자 빔을 만들었을 때, 중성미자가 지구를 들여다보는 도구가 될 것이라고는 생각하지 못했을 것입니다. 과학에서 예상치 못한 응용이 항상 기다리고 있습니다.
📜 파트 9. 레더먼의 신의 입자와 과학 대중화
레더먼은 1988년 노벨상 수상 외에도 힉스 보손에 대한 저서로 유명합니다.
레더먼은 1993년 딕 테레시와 함께 쓴 책에서 힉스 보손을 신의 입자라고 불렀습니다. 원래 그는 이 책의 제목을 신의 빌어먹을 입자라고 하려 했지만 출판사의 반대로 신의 입자가 되었다고 합니다. 이 책이 힉스 보손을 일반 대중에게 알리는 데 크게 기여했습니다.
힉스 보손이 2012년 발견되었을 때 레더먼의 책이 다시 주목받았습니다. 신의 입자는 이제 비유가 아니라 실제로 발견된 입자가 되었습니다.
레더먼은 교육에도 깊은 관심을 가졌습니다. 시카고 공립학교의 과학 교육 개선을 위해 노력했습니다. 페르미 연구소 근처 학교들과의 협력 프로그램을 만들었습니다. 물리학이 어렵고 고리타분한 학문이 아니라 세상을 이해하는 흥미로운 방법이라는 것을 가르치려 했습니다.
슈워츠는 노벨상을 받은 후 물리학을 떠나 컴퓨터 회사 디지털 패스웨이즈를 창업했습니다. 이후 다시 물리학으로 돌아와 스탠퍼드 대학교에서 가르쳤습니다.
스타인버거는 99세까지 장수하며 과학의 긴 여정을 목격했습니다. 나치 독일을 피해 13세에 홀로 이민한 소년이 노벨상 수상자가 된 삶. 그것이 20세기 물리학의 한 단면이었습니다.
📜 파트 10. 중성미자가 열어준 우주
레더먼, 슈워츠, 스타인버거가 발견한 두 번째 중성미자. 그것이 가리키는 우주는 광대합니다.
중성미자 망원경. 남극 얼음 아래 1km에 있는 아이스큐브 중성미자 천문대는 1km³의 얼음을 검출기로 사용합니다. 우주에서 오는 고에너지 중성미자를 탐지해서 그 방향과 에너지를 측정합니다. 2013년 최초의 우주 기원 고에너지 중성미자를 발견했습니다. 초신성, 활동 은하핵, 감마선 폭발에서 오는 중성미자를 연구합니다.
초신성 중성미자. 1987년 대마젤란 성운에서 초신성이 폭발했을 때, 지구의 세 중성미자 검출기가 총 24개의 중성미자를 검출했습니다. 초신성 폭발 에너지의 99%가 중성미자로 방출되기 때문입니다. 이 관측이 초신성 이론을 검증했습니다.
다중 메신저 천문학에서 중성미자. 중성미자, 중력파, 전자기파를 동시에 관측하는 다중 메신저 천문학이 새로운 우주 탐구 방법입니다. 초신성, 중성자별 합병, 활동 은하핵에서 이 세 가지 신호를 동시에 관측하면 사건의 물리를 완전히 이해할 수 있습니다.
우주론과 중성미자. 세 종류의 중성미자가 우주 초기에 대량으로 생성되었습니다. 우주 마이크로파 배경 복사와 함께 우주 중성미자 배경이 있습니다. 이것들의 성질이 우주의 구조 형성에 영향을 줍니다. 중성미자 질량의 합이 우주론적 관측과 실험실 측정 사이에 있어야 합니다.
레더먼 팀이 1962년 뮤온 중성미자를 발견하면서 연 문. 그 문 너머에는 지구의 내부, 태양의 심장, 폭발하는 별, 그리고 우주 전체가 있었습니다.
📜 파트 11. 중성미자 질량의 수수께끼
레더먼, 슈워츠, 스타인버거가 발견한 뮤온 중성미자. 그것이 질량을 가진다는 것이 나중에 발견되었습니다.
표준 모형의 수정. 중성미자가 질량이 있다는 것은 표준 모형의 수정을 요구합니다. 표준 모형에서 중성미자 질량이 0인 것은 자연스러운 가정이었습니다. 하지만 실험이 이것을 반박했습니다. 중성미자에 질량을 부여하는 방법이 여러 가지 있고, 어느 것이 옳은지 탐구 중입니다.
마요라나 중성미자. 중성미자가 자신의 반입자와 같은 존재, 즉 마요라나 페르미온일 수 있다는 가설이 있습니다. 이것이 중성미자 없는 이중 베타 붕괴라는 현상으로 검증될 수 있습니다. 전 세계 여러 실험이 이 신호를 찾고 있습니다.
절대 질량 측정. 중성미자 진동으로는 질량 차이만 알 수 있고 절대 질량은 알 수 없습니다. 독일의 카트린 실험이 전자 중성미자 질량의 상한을 정밀하게 측정하고 있습니다. 현재 0.8 eV 이하라는 것이 알려져 있습니다.
우주론적 중성미자 질량 한계. 우주 마이크로파 배경 복사와 대규모 구조 관측에서 중성미자 총 질량의 상한을 제한할 수 있습니다. 현재 세 종류 중성미자 질량의 합이 0.12 eV 이하라는 우주론적 한계가 있습니다.
레더먼, 슈워츠, 스타인버거가 1962년 뮤온 중성미자를 발견했을 때는 중성미자가 질량이 없다고 생각했습니다. 60년 후 중성미자 물리학이 얼마나 깊어졌는지 그들이 예상할 수 없었을 것입니다.
📜 파트 12. 중성미자 연구의 미래
중성미자 물리학은 표준 모형 너머의 물리학을 탐구하는 최전선입니다.
초신성 조기 경보. 슈퍼카미오칸데 같은 대형 중성미자 검출기들이 우리 은하 안의 초신성 폭발을 조기에 경보할 수 있습니다. 초신성에서 중성미자가 빛보다 수 시간 먼저 방출되기 때문입니다. 1987년 초신성에서 중성미자가 빛보다 먼저 도착했습니다. 미래 초신성이 폭발하면 중성미자 검출기들이 경보를 보내서 천문학자들이 초신성 폭발 시작 순간부터 관측할 수 있습니다.
중성미자 섞임 각도. 세 종류의 중성미자가 서로 섞이는 정도를 나타내는 섞임 각도들이 있습니다. 이것들 중 하나인 θ₁₃이 0이 아니라는 것이 2012년 발견되었습니다. 이것이 중성미자 CP 위반이 가능하다는 것을 의미합니다.
IceCube와 우주 중성미자. 남극 아이스큐브 검출기가 수백 TeV에서 수백 PeV의 에너지를 가진 우주 기원 중성미자를 탐지하고 있습니다. 이 고에너지 중성미자들이 어디서 오는지 — 블레이자, 감마선 폭발, 활동 은하핵 — 를 파악하면 우주의 가장 에너지 넘치는 과정들을 이해할 수 있습니다.
레더먼, 슈워츠, 스타인버거가 1962년 두 번째 중성미자를 발견했을 때, 중성미자가 우주의 이 많은 비밀을 탐구하는 도구가 될 것이라고는 상상하지 못했을 것입니다. 과학은 항상 예상을 넘어섭니다.
📜 파트 13. 컬럼비아 대학교 물리학의 황금기
레더먼, 슈워츠, 스타인버거가 활약한 컬럼비아 대학교 물리학과는 20세기 중반 물리학의 메카였습니다.
컬럼비아의 전통. 컬럼비아 대학교 물리학과는 이시도르 라비의 분자선 자기 공명법(1944년 노벨상), 폴리카르포스 쿠슈와 윌리스 램의 전자 자기 모멘트 측정과 램 이동 발견(1955년 노벨상) 등으로 노벨상의 산실이었습니다.
레더먼의 컬럼비아 시절. 레더먼은 라비 밑에서 공부하고 컬럼비아에서 오랫동안 연구했습니다. 중성미자 빔 실험도 컬럼비아의 물리학자들이 브룩헤이번 가속기를 이용해서 수행했습니다. 1977년 보텀 쿼크 발견도 레더먼 팀의 업적이었습니다.
페르미 연구소로의 이동. 레더먼은 이후 페르미 국립가속기연구소 소장이 되어 테바트론 가속기 건설을 이끌었습니다. 테바트론에서 보텀 쿼크와 톱 쿼크 탐색이 이루어졌습니다.
과학의 연속성. 라비의 분자선 기술 — 램지의 원자시계 — 레더먼의 중성미자 빔. 스승과 제자를 통해 기술과 정신이 전달됩니다. 컬럼비아 물리학의 황금기가 이렇게 이어졌습니다.
세 수상자 — 레더먼, 슈워츠, 스타인버거 — 는 모두 뉴욕 출신이거나 뉴욕과 깊은 연결이 있는 물리학자들이었습니다. 20세기 중반 뉴욕이 세계 물리학의 중심 중 하나였던 것입니다.
중성미자는 유령 같은 입자입니다. 물질을 거의 통과합니다. 하지만 바로 그 성질 덕분에 우주의 가장 깊은 곳에서 일어나는 과정들을 탐구하는 독특한 창이 됩니다. 레더먼, 슈워츠, 스타인버거가 만든 중성미자 빔 기술이 오늘날 태양의 심장, 지구의 내부, 초신성 폭발, 우주의 물질 비대칭을 탐구하는 데 사용됩니다. 유령이 우주의 비밀을 이야기합니다.
📜 파트 7. TMI — 레더먼, 슈워츠, 스타인버거의 흥미로운 이야기들
리언 레더먼은 힉스 보손을 신의 입자라고 불렀습니다. 이 이름은 원래 빌어먹을 입자라는 의미였는데, 출판사의 수정으로 신의 입자가 되었다고 합니다. 레더먼의 유머가 낳은 유명한 별명입니다.
잭 스타인버거는 나치 독일에서 탈출한 유대계 소년이었습니다. 1934년 13세의 나이에 혼자 미국으로 보내진 그는 낯선 나라에서 영어도 모르면서 시작했습니다. 그런 어려운 출발에서 노벨 물리학상 수상자가 된 것은 그 자체로 드라마틱한 이야기입니다.
브룩헤이번 AGS 가속기에서 중성미자 빔 실험을 할 때, 10톤짜리 스파크 챔버 검출기를 설치하는 것 자체가 엄청난 공학적 도전이었습니다. 실험팀은 수년간 장비 개발에 공을 들였습니다. 위대한 발견의 배후에는 항상 위대한 기술적 노력이 있습니다.
뮤온 중성미자와 전자 중성미자가 다르다는 발견은, 표준 모형에서 각 세대의 경입자가 자신의 중성미자와 짝을 이룬다는 것을 처음 보인 것입니다. 이것이 경입자 수 보존 법칙의 기초가 되었습니다.
📜 파트 8. 중성미자 물리학의 현재 — 진동하는 유령 입자들
레더먼, 슈워츠, 스타인버거가 뮤온 중성미자를 발견한 이후 중성미자 물리학은 크게 발전했습니다.
중성미자 질량. 1998년 슈퍼카미오칸데 실험이 중성미자 진동을 발견했습니다. 중성미자가 한 종류에서 다른 종류로 변환된다는 것입니다. 이것은 중성미자가 질량을 가진다는 것을 의미합니다. 표준 모형의 수정이 필요해졌습니다.
중성미자 질량의 절대값. 중성미자 진동으로는 질량 차이만 알 수 있습니다. 절대 질량을 측정하기 위한 실험들이 이루어지고 있습니다. 중성미자 질량은 전자보다 최소 수백만 배 이상 작습니다.
KATRIN 실험은 트리튬 베타 붕괴에서 방출되는 전자의 에너지를 정밀 측정해서 중성미자 질량의 상한을 구합니다. 현재 중성미자 질량이 0.45 eV/c² 이하라는 것이 확인되었습니다.
중성미자의 미래. 중성미자 CP 위반을 측정하는 실험들이 진행 중입니다. 중성미자가 자신의 반입자와 같은지 다른지도 중요한 미결 문제입니다. 레더먼이 1961년 제안한 중성미자 빔 방법이 오늘날도 이 탐색에 사용되고 있습니다.
레더먼, 슈워츠, 스타인버거가 1962년 만든 중성미자 빔. 그것으로 경입자가 두 종류가 있다는 것을 발견했습니다. 이 발견이 표준 모형의 경입자 구조를 확립하는 데 결정적이었습니다. 세 세대의 경입자, 세 세대의 쿼크. 이 구조가 자연의 가장 근본적인 패턴입니다. 중성미자라는 유령 같은 입자를 연구하는 방법을 만든 세 사람의 기여가 물리학사에 영원히 남을 것입니다.
