필자가 가끔 글을 올리고 있는 블로그에서
반물질에 관한 질문이 올라와서 그에 관련된 답변을 위하여 쓴글입니다.
우선 밝혀둘 것은 필자는 물리학자가 아니며 그다지 잘 알지도 못하다는 점입니다.
그러나 질문에는 어떠한 형태로든 답을 하는 것이 필자의 신조이므로
제가 아는 범위에서 답변을 드립니다.

반물질(antimatter)은 글자 그대로 보통의 물질에 반대되는 개념입니다.
모든 물질은 원자로 이루어져 있는데
다시 원자는 핵속에 있는 양성자, 중간자와 핵을 도는 전자로 이루어져있지요.
반물질은 이들에 대응되는, 모든 것이 같고 전하만 다른,
반양성자, 반중성자 그리고 양전자(+전하의 전자)로 이루어진 물질을 말합니다.
기존이 물질과는 전혀 다른(반대되는) 성질을 가졌을 것으로 추측됩니다.
물질과 반물질을 합치면 에너지를 발산하고 무(無)로 돌아갑니다.
없어져 버리는 것이지요.

이론적으로는 우리 우주는 무(無)에서 생겼으므로,
그 무(無)가 물질과 반물질로 쪼개졌으므로
물질과 반물질의 양은 동일하여야 할 터인데
현재는 물질만 존재하고 있지요.
미국의 페르미연구소나 유럽의 CERN실험실 수준에서는
일부 입자의 반입자가 관측되었지만
아직까지 대량의 반물질이 발견되지 않고 있습니다.
아마도 머나먼, 현대의 과학으로는 탐지가 불가능한 영역에 존재하고 있겠지요.
(필자는 반드시 있다고 확신합니다)

그런데 이러한 반물질의 발견과 그의 활용이
우리 인류의 생존과 아주 밀접한 관련이 있습니다.
영국의 스티븐 호킹박사는 천년안에 인간이 지구를 떠나지 않으면
인류는 멸망할 것으로 예측하고 있습니다.
필자가 보기에는 천년도 길게 본것이라고 생각합니다.
500년? 300년? 하여튼 지구를 빨리 떠나야 합니다.
단순한 수명으로 보면 지구는 약 50억년간 존속할 수 있습니다.
핵발전소인 태양이 빛을 내뿜으면서 점차 풍선처럼 부풀어 오르고 있는데
대략 50억년 후에는 지구에 다다르리라고 예측됩니다.
물론 닿기전에 지구는 난로에 떨어진 눈송이처럼 녹아버리겠지요.

그런데 더 무서운 사실은 우리와 가장 가까운 안드로메다 은하가
우리의 은하계로 접근하고 있다는 사실입니다.
무려 시속 40만km의 속도로 말입니다.
두 은하계가 부딪히면? 하늘과 땅 모두가 뒤집어지지요
지구는 바다에 빠진 한개 눈송이만도 못하게 스러질겁니다.
어떤 사람은 이렇게 이야기할지도 모르지요.
지금 우주선이 있으니까 그걸 타고 반대편으로 날아가면 된다고...
우주선의 속도는 기껏해야 시속 4만km.
그런데 그것의 10배되는 속도로 따라오는 은하를 피한다고요?
전혀 불가능한 이야기 입니다.
마치 총알보다 빨리 달려서 총알을 피하겠다는 소리와 같습니다.

여러가지 대안이 있습니다.
하나는 다가오는 은하보다 빠른 속도로 도망갈 수있는 로켓.
또 하나는 기존의 로켓과는 전혀 다른 교통수단(예를 들어 순간이동 텔리포트).
여기에서는 전자에 관한 것에 초점을 맞추어 설명합니다

그렇지요, 아주 빠른 우주로켓을 개발하면 되지요.
욕심을 내자면 광속으로 나르는 광자로켓.
이 우주는 엄청나게 거대합니다.
우주의 보통항성인 태양에서 다음 별(항성)인 센타우르스자리의 프록시마까지는
약 4.15광년의 거리입니다. 광속으로 달려도 왕복에 9년이 걸리는 엄청난 거리이지요.
지금 우리가 화성을 가네, 어쩌네 하는 것은 우주의 입장에서 보면
어린아이가 기어가지도 못하고 겨우 몸을 뒤집는 수준에 미칠까 말까하는 것입니다.
우주여행? 말도 안됩니다. 지금의 로켓으로는..

그래서 광속으로 달리는 로켓이 필요한 겁니다.
상대성이론에 의하면 우주 안에는 빛보다 빠른 것은 있을 수 없습니다.
이론적으로는 빛보다 빠른,
최저속도가 광속이고 최고속도가 무한대인, 그래서 우주의 모든곳에 동시에 존재하는,
타키온소자라는 것이 있다고 하지만 아직은 꿈같은 이야기일 뿐.
(필자는 가능하다고 봅니다. 아니 반드시 있다고 봅니다)
현재로서는 광자로켓이 거의 유일한 대안입니다.

광자로켓 원리는 간단합니다.
기존의 로켓처럼 (연료를 태운 기체대신) 광자를 뒤로 분출하는 거지요.
로켓은 반작용에 의하여 분출되는 광자의 속도(광속)로 앞으로 날아가겠지요.
그런데 문제는 어떻게 광자를 어마어마한 양으로 순식간에 만들어내느냐이지요.
(전기불을 발사하면 된다구요???)

이 방법중의 하나가 바로 앞에서 설명한 것처럼
물질과 반물질을 융합하여 빛의 에너지다발을 만드는 것입니다.
로켓 뒤 꽁무니에 거대한 포물선 거울(자동차 헤드라이트처럼)을 달고
그 초점에서 물질과 반물질이 융합되도록 하는 것입니다.
물론 그 오목거울은 흠하나 없이 완전하게 빛을 방사하여야 합니다.
그렇지 않으면 그 어머어마한 에너지에 의해
로켓은 순식간에 녹아버립니다.

앞에서 이미 밝힌 것처럼
아는 사람의 입장에서 보면 지극히 당연한(?) 이야기를
괜스레 아는 척 한 것같군요.
그저 뻔데기 앞에서 주름잡고 한번 웃겨보았다고 너그럽게 보아 주시기를...