도쿄 ‘스카이트리’ 꼭대기에서 아인슈타인 ‘상대성 이론’ 검증 나선다

450m 전망대 꼭대기에서는 저 아래 지상에 비해 시간이 얼마나 빨리 흐를까?

일본의 물리학 연구팀이 도쿄의 관광명소로 유명한 스카이트리 전망대에서 아인슈타인의 일반상대성 이론을 검증하는 실험에 들어갔다.

아사히신문은 4일 “가토리 히데토시 도쿄대 교수 등으로 구성된 연구팀이 도쿄도 스미다구에 있는 스카이트리 전망대와 1층에서 일반상대성 이론을 검증하기 위한 새로운 실험을 시작했다”고 전했다. 해발고도에 따라 변화하는 미세한 중력의 차이가 시간에 얼마나 영향을 미치는지를 초고정밀시계를 통해 확인하는 작업이다.연구팀은 지상 450m 높이의 스카이트리 전망대와 1층 회의실에 ‘광격자시계’를 각각 1대씩 설치했다. 가토리 교수팀이 2005년에 만든 광격자시계는 현존 최고 수준의 정확도를 가진 정밀시계다. 그동안 연구실 내부에만 있다가 이번 실험을 위해 처음으로 외부 나들이를 했다.

광격자시계의 정확도는 기존에는 상상도 할 수 없었던 수준이다. 우주의 탄생부터 현재까지의 시간보다 더 긴 160억년간의 오차가 1초도 되지 않을 정도다. 수학적으로는 1경분(10의 16승)의1초의 정밀도를 갖는다고 한다. 이 때문에 가토리 교수는 향후 노벨 물리학상 수상 후보로 거론되고 있다.

일반상대성 이론에 따르면 중력이 강할수록 시간의 흐름은 늦어진다. 지구의 중심에서 벗어날수록, 즉 해발고도가 높아질수록 중력이 조금씩 약해지면서 시간의 흐름이 빨라진다. 미 항공우주국(NASA)이 앞서 정밀시계로 고도 1만㎞ 상공과 지상과의 시간차를 측정한 적이 있긴 했지만, 지금처럼 500m도 안되는 짧은 거리에서의 중력에 따른 시간차 측정은 처음이다.

연구팀은 2개월 후 광격자시계 2대에 발생한 차이를 비교할 계획이다. 계산상으로만 놓고보면 전망대와 지상과의 사이에는 1개월에 0.13마이크로(100만분의1)초의 차이가 나는 것으로 돼 있다.

전망대~1층 사이에 나타나는 1초의 시간차를 직접 재려면 70만년 정도가 걸리지만, 광격자시계로는 길어야 몇 개월이면 알 수있다는 게 가토리 교수의 주장이다.

도쿄 김태균 특파원 windsea@seoul.co.kr