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고등학교 교사들과 대학 교수, 학생 등으로 구성된 연구팀이 빛보다 빠른 속도로 진행하는 음파를 전달하는 데 성공했다고 라이브사이언스 닷컴이 12일 보도했다.

이 실험 결과는 장차 전기 신호 등 다른 신호의 속도를 높일 수 있는 단서를 제공하고 있다.

'광속'에 관한 표준 정의는 빛이 진공상태에서 진행하는 속도를 가리키는데 'c'로 알려진 이 상수는 초속 30만㎞로 대기중 음속에 비해 100만배 가량 빠른 것으로 알려져 있다.

아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 어떤 물질이나 신호도 c보다 빠르게 이동할수는 없지만 미들 테네시주립대의 윌리엄 로버트슨 박사 등 연구진은 플라스틱 파이프와 컴퓨터 사운드 카드를 이용해 'c'보다 빠른 속도로 소리의 파동이 이동하는 현상을 확인했다고 응용물리학 학회지 최신호에 발표했다. 이 실험은 소리나 빛의 파동 하나하나를 여러 개의 평면파가 합쳐진 합성파로 보는 데서 착안한 것으로 소리의 파동은 공간에 존재하는 에너지에 따라 오르내리며가운데가 정점을 이룬다.

연구진은 시중 철물점에서 파는 PVC 파이프와 커넥터를 사용해 고리를 만들고 사운드카드로부터 음파를 내보내 고리를 통과시키는 실험으로 고리가 소리 파동 하나하나를 구성하는 작은 파장들을 쪼개고 재조합하도록 했다.

그리고 나서 파이프에 들어갔다 나오는 소리의 파동을 관찰한 결과 들어가는 음파의 정점이 파이프에 들어가기도 전에 나오는 음파의 정점이 이미 파이프를 떠난 것으로 밝혀졌다.

이는 하나의 소리 파동을 구성하는 작은 평면파 하나하나의 속도를 모두 합할 경우 그 '군(群)속도'가 c를 능가한다는 것을 의미한다. 로버트슨 박사는 이는 "소리가 빛보다 빨리 가는 것을 입증한 최초의 실험일 것"이라면서 "파이프는 길이가 다른 두 개의 길을 따라 음파를 쪼개고 재조합한다. 이런 '길 쪼개기' 간섭현상은 일상생활에서 자주 일어나지만 시차가 워낙 미미하기 때문에 느끼지 못하는 것"이라고 말했다.

예를 들어 음원(音源)이 단단한 벽 가까이 있을 때 어떤 소리는 듣는 이의 귀에직접 도착하지만 다른 소리는 벽에 반사돼서 먼 길로 돌아오게 된다. 우리가 듣는 것은 이런 소리들을 합친 것"이라고 설명했다.

연구진은 또 음파를 구성하는 하나하나의 파동은 결코 c를 능가하지 못해 상대성 이론과 일치하는 것으로 밝혀졌다면서 사람이 빛보다 빠른 속도로 정보를 전달하는 것은 불가능하지만 전기회로의 광신호 속도를 높이는데 응용될 수 있을 것이라고말했다.

군속도가 c를 능가하는 전기파, 심지어 빛의 파동까지 전달이 가능하다는 사실은 이미 다른 연구에서 밝혀진 바 있다.