해외(미국·영국) · 재료과학·극저온 구조재 · UC 버클리·로런스버클리국립연구소·옥스퍼드 대학교 · Nature 게재 · 2026년 10월 31일 보도
영하 253도에서도 깨지지 않는 체심입방 금속 — 국제 공동 연구진, 니오븀-티타늄 기반 합금 2종이 20K(약 -253℃)에서도 취성 전이 없이 높은 손상 허용성을 유지함을 확인…나노 쌍정과 국부 결정구조 변화가 새로운 결함을 만들어 '변형의 우회로'를 제공
미국 캘리포니아대학교 버클리, 로런스버클리국립연구소, 영국 옥스퍼드 대학교가 주도하고 브리스톨 대학교, 영국 ISIS 중성자·뮤온원, UC 어바인, 퍼시픽노스웨스트국립연구소, 텍사스 A&M 대학교, 싱가포르 난양공대가 참여한 국제 연구진은 체심입방(BCC, 원자가 정육면체 꼭짓점과 중심에 배열된 결정 구조) 2원계 합금과 중엔트로피 합금(여러 원소를 비슷한 비율로 섞은 합금)이 20K에서도 인성(균열에 저항하는 성질)을 유지하는 기구를 『네이처(Nature)』에 발표하였다. 철·텅스텐 같은 체심입방 금속은 일반적으로 극저온에서 급격히 취약해지는 '연성-취성 전이'를 겪는데, 연구진이 시험한 니오븀-티타늄 기반 합금 2종은 가장 낮은 시험 온도인 20K에서도 측정 가능한 수준의 취성 전환을 보이지 않았다.
연구진은 기체 헬륨으로 시편을 냉각하며 ISIS의 엔진-X(Engin-X) 장비에서 중성자 빔으로 내부 변형을 실시간 관측하고, 전자현미경·원자 탐침 분석·전산 모사를 병행하였다. 그 결과 이 합금들은 나노 규모의 쌍정(결정 일부가 거울상으로 뒤집히는 현상)과 국부적 결정구조 변화를 결합해 결정립계에서 새로운 결함을 생성하며, 저온에서 움직이기 어려워지는 기존 전위(결정 내 선형 결함)의 운동 대신 대체 변형 경로를 확보하는 것으로 나타났다. 교신저자인 옥스퍼드 대학교 둥류 교수는 이 합금들이 20켈빈에서도 놀라울 만큼 손상에 강하다는 점이 예상 밖이었다고 밝혔다.
기술적 의미
첫째, 금속의 취성을 결정하는 요인이 '기존 결함의 이동'만이 아니라 '새로운 결함의 생성'일 수 있다는 관점을 실험으로 뒷받침해, 극저온 합금 설계의 원리를 확장하였다. 둘째, 액체수소 저장·운송, 초전도 자석, 우주 발사체 연료 탱크처럼 20K 부근에서 작동하는 구조재 수요가 커지는 상황에서, 기존 면심입방 계열(오스테나이트계 스테인리스 등) 외의 선택지를 제시한다. 셋째, 시편 단위 결과이므로 대형 부재 제조성, 용접성, 장기 피로 특성 검증이 실용화의 관건이다.
해외(미국·중국) · 핵물리·고에너지 중이온 충돌 · 브룩헤이븐국립연구소 STAR·산둥대학교 · Physical Review Letters 게재 · 2026년 10월 30일 보도
작은 산소 핵끼리 부딪혀도 '빅뱅 직후의 물질'이 생겼다 — RHIC STAR 실험, 200GeV 산소-산소 충돌에서 고에너지 입자가 약 20% 억제되는 제트 퀜칭 확인…소형 충돌계에서 쿼크-글루온 플라스마가 형성되는 에너지 하한을 새로 설정
미국 브룩헤이븐국립연구소의 상대론적 중이온 충돌기(RHIC) STAR 실험 협력단은 중국 산둥대학교 연구진의 분석을 바탕으로, 핵자당 200GeV 에너지의 산소-산소 충돌에서 쿼크-글루온 플라스마(QGP, 대폭발 직후 쿼크와 글루온이 자유롭게 존재하던 고온·고밀도 물질 상태)의 증거를 『피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)』에 보고하였다. 고에너지 입자가 플라스마를 통과하며 에너지를 잃는 '제트 퀜칭' 현상으로 인해 고운동량 입자 수가 약 20% 억제되었으며, 이는 금 원자핵 충돌보다 작은 값으로 충돌계 크기를 고려하면 예상에 부합하는 결과다.
산소 핵은 양성자 8개·중성자 8개로, 양성자 79개·중성자 118개인 금 핵보다 훨씬 작다. 산소는 양성자-양성자를 제외하면 RHIC와 유럽입자물리연구소(CERN) 대형강입자충돌기(LHC)에서 모두 연구된 유일한 핵종이며, LHC의 산소 충돌 에너지는 5,000GeV를 넘었다. 이번 분석은 2021년 수집 데이터를 사용했으며, 2026년 2월 6일 종료된 RHIC 마지막 가동에서 STAR와 sPHENIX가 수집한 산소 데이터가 추가 분석될 예정이다. 연구진은 형성된 플라스마 방울의 수명을 10-18초 미만으로 추정하였다.
기술적 의미
첫째, 쿼크-글루온 플라스마가 '얼마나 작고 얼마나 낮은 에너지의 충돌에서도 생기는가'라는 핵물리의 핵심 질문에 새로운 하한 데이터를 제공하였다. 둘째, 같은 핵종을 25배 이상 차이 나는 에너지에서 비교할 수 있게 되어, 강한 상호작용을 기술하는 양자색역학(QCD)의 상전이 이론을 검증하는 기준점이 생겼다. 셋째, RHIC는 운영을 마치고 전자-이온 충돌기(EIC)로 전환되는 단계에 있어, 축적된 데이터의 후속 분석이 당분간 이 분야 성과의 주요 원천이 될 전망이다.
해외(영국·인도) · 입자물리·우주론 · 사우샘프턴 대학교·IIT 칸푸르 · Physical Review Letters 게재 · 2026년 11월 1일 보도
왜 우주에는 반물질보다 물질이 많은가 — 사우샘프턴·IIT 칸푸르 연구진, 상호작용이 극히 약한 '분리된' 무거운 중성미자가 초기 우주 에너지를 일시적으로 지배해 렙톤-힉스 평형 온도를 바꾸었을 가능성 제시…원시 중력파에 흔적이 남을 수 있어
영국 사우샘프턴 대학교 리샤브 로샨 박사와 인도공과대학교(IIT) 칸푸르 수딥타 쇼 박사는 '최소 시소 모형에서 대전 렙톤 유카와 평형의 지연'을 주제로 한 이론 논문을 『피지컬 리뷰 레터스』에 발표하였다. 시소 모형은 아주 무거운 중성미자를 도입해 관측되는 중성미자 질량이 매우 작은 이유를 설명하는 이론 틀이다. 연구진은 그동안 중요하지 않다고 여겨진 '분리된(decoupled)' 무거운 중성미자가 매우 느리게 붕괴하기 때문에 초기 우주에서 오래 살아남아, 일시적으로 우주의 에너지 밀도를 지배하는 '물질 우세기'를 만들었을 수 있다고 제안하였다.
이 시기가 존재했다면 렙톤(전자·뮤온 등)이 힉스 보손을 매개로 반입자와 상호작용하며 평형에 이르는 온도가 달라지고, 이 온도가 물질-반물질 비대칭의 크기를 정하는 데 관여했을 수 있다는 것이 논문의 핵심 논지다. 연구진은 이러한 팽창 역사의 변화가 원시 중력파 스펙트럼에 흔적을 남길 수 있어 향후 관측으로 검증할 수 있다고 밝혔다. 다만 이 연구는 이론적 제안이며 아직 실험적으로 검증되지 않았다.
기술적 의미
첫째, 렙톤 비대칭이 바리온(물질) 비대칭으로 전환된다는 '렙토제네시스' 시나리오에 새로운 변수, 즉 초기 우주의 팽창 이력을 결합하여 기존 계산의 전제를 재검토하게 하였다. 둘째, 입자물리의 미지 입자를 직접 생성하지 않고도 중력파 관측으로 간접 검증할 수 있는 경로를 제시해, 차세대 중력파 관측소의 과학 목표와 연결된다. 셋째, 정량 예측의 범위(질량·수명·신호 세기)가 구체화되어야 관측 가능성을 평가할 수 있다.
해외(미국) · 수리우주론·일반상대성이론 · UC 데이비스 · Proceedings of the Royal Society A 게재 · 2026년 10월 29일 보도
암흑에너지 없이 가속 팽창을 설명할 수 있는가 — UC 데이비스 수학자들, 표준 우주 팽창 모형의 기반인 프리드만 시공간이 대폭발 근처에서 작은 규모와 큰 규모 모두에서 불안정하다고 주장…아인슈타인-오일러 방정식만으로 가속 팽창이 나타날 수 있다는 이론적 도전
미국 캘리포니아대학교 데이비스 블레이크 템플 명예교수(교신저자)와 C. 알렉산더, Z. 보글러는 『왕립학회보 A(Proceedings of the Royal Society A)』에 게재한 논문에서, 현재 표준 우주론인 람다-냉암흑물질(ΛCDM) 모형의 수학적 토대인 프리드만 시공간이 대폭발 근처에서 안정적인 해가 아니라고 주장하였다. 연구진은 이 불안정성 때문에 우주상수나 암흑에너지를 도입하지 않고도 일반상대성이론의 아인슈타인-오일러 방정식(중력장과 유체 운동을 결합한 방정식)에서 가속 팽창이 자연스럽게 나타날 수 있다고 보았다.
템플 교수는 이 결과가 ΛCDM 모형을 안정적인 해로서 배제하는 것으로 보인다고 밝혔으나, 이는 관측적 증명이 아닌 이론적 문제 제기다. 연구진의 대안 모형은 구면 대칭의 중심을 도입하므로, 우리가 우주에서 특별한 위치에 있지 않다는 '코페르니쿠스 원리'와 충돌할 수 있다는 반론이 제기될 수 있으며, 템플 교수는 그 원리가 한 모형을 배제한다면 다른 모형도 같은 기준으로 배제되어야 한다고 반박하였다. 연구는 영국 공학·물리과학연구위원회(EPSRC)와 미국수학연구소의 지원을 받았다.
기술적 의미
첫째, 1990년대 이후 약 30년간 우주 가속 팽창의 표준 설명이었던 암흑에너지에 대해, 수학적 안정성 분석이라는 다른 각도에서 이의를 제기하였다. 둘째, 최근 대규모 분광 관측에서 암흑에너지가 시간에 따라 변할 가능성이 제기되는 흐름과 맞물려, 표준 모형 재검토 논의에 이론적 재료를 더한다. 셋째, 실제 관측 데이터(초신성 거리, 우주배경복사, 바리온 음향 진동)와의 정량 비교가 이루어져야 학계의 평가를 받을 수 있다.