4-3. 암흑 물질은 어떤 입자인가

지금까지의 이야기: 표준모형이 설명하지 못하는 것들의 목록(4-1절)을 살펴본 후, 그중 가장 먼저 실험적 증거가 발견된 중성미자 질량과 진동(4-2절)을 배웠다. 중성미자 진동은 표준모형의 예측을 정면으로 깨뜨린 첫 번째 균열이었다.

이제 표준모형이 마주한 훨씬 더 거대한 수수께끼로 들어가 보자. 우주에 존재하는 물질의 약 **85%**를 차지하면서도, 한 번도 직접 "본" 적이 없는 무언가 — 암흑 물질(dark matter). 이번 절에서 우리는 입자물리학자의 눈으로 이 수수께끼를 바라본다. 암흑 물질은 어떤 입자로 이루어져 있을까?

우주의 85%를 이루는 보이지 않는 무언가

만약 밤하늘이 거짓말을 하고 있다면?

밤하늘을 올려다보자. 별이 빛난다. 은하가 희미하게 빛난다. 우주는 빛나는 것들로 가득 찬 것 같다.

하지만 이것은 거짓말이다 — 우주가 당신에게 보여주는 5%짜리 진실에 불과하다.

놀라운 사실을 하나 말해 보겠다. 당신의 몸, 이 교재, 발밑의 지구, 하늘의 태양, 밤하늘의 모든 별과 은하 — 이것들을 전부 합쳐도 우주 전체 물질-에너지의 약 **5%**에 불과하다. 나머지 약 27%는 암흑 물질, 약 68%는 암흑 에너지라 불리는 정체불명의 무언가이다.

이번 절에서 우리가 집중할 대상은 그 27% — 암흑 물질이다.

핵심 질문: 암흑 물질이 존재한다는 것을 어떻게 아는가? 그리고 그것은 어떤 입자로 이루어져 있을까?