이 성과를 통해 물리학의 난제로 남아 있는 우주의 '물질과 반물질의 비대칭성'을 알아낼 수 있을 것으로 기대된다.

김수봉 교수팀은  2011년 8월부터 원자력발전소에서 방출되는 중성미자를 지속적으로 관측해 왔다. 이번 연구결과는 2013년 1월까지 약 500일간의 데이터를 분석해 원자로에서 발생된 중성미자가 검출장비까지 약 1.4km를 날아오는 도중에 다른 종류의 중성미자로 바뀐 확률을 측정한 것이다.

이번 결과는 오차를 현저히 줄여 측정한 중성미자의 변환확률이 에너지와 원자로에서 검출장비까지 날아간 거리에 따라 파동처럼 달라짐을 관측했다. 이것으로부터 중성미자의 가장 가벼운 질량과 가장 무거운 질량의 차이가 전자 질량의 약 10억분의 1 정도로 매우 적다는 것을 측정하는데 성공했다.

연구진은 "중성미자가 에너지와 거리에 따라 사라졌다 다시 생성되는 파동 주기를 알아내어 매우 적은 질량의 차이를 측정한 것"이라며 "중성미자의 가장 가벼운 것과 가장 무거운 것의 질량 차이가 매우 적지만 성공적으로 측정함으로써 절대 질량을 밝히기 위한 토대를 마련한 것"이라고 설명했다.

연구진에 따르면 이번 결과는 질량 차이의 측정뿐만 아니라 원자로 중성미자가 검출장비까지 날아오는 도중에 다른 종류의 중성미자로 바뀐 확률을 2012년 처음 측정한 결과보다 오차를 무려 2배 이상 줄였다.

연구팀이 측정한 변환확률을 정밀 측정하고 가속기로 측정한 변환확률을 합치면 '물질과 반물질의 비대칭성'을 밝힐 수 있다. 물질과 반물질의 비대칭성은 우주 탄생 당시 똑같았던 물질과 반물질이 현재 우주에서는 물질만이 존재하는 것을 의미하며, 왜 반물질이 사라졌는지에 대한 의문은 풀리지 않고 있다.

김수봉 교수는 "이번 연구 결과로 물리학의 난제로 남아 있는 '중성미자 질량 순서'와 우주의 '물질과 반물질의 비대칭성'을 알아낼 수 있는 가능성을 활짝 열어놓은 셈"이라고 연구의 의의를 밝혔다.  

연구결과는 물리학분야 학술지 피지컬리뷰레터(Physical Review Letters) 5월 24일자에 게재됐다.