중성미자가 빛보다 60나노초 빨랐다 — 원인은 느슨한 케이블이었다

2011년 9월, OPERA 협력단은 CERN에서 이탈리아 그란사소 연구소까지 지구를 관통해 731km를 보낸 뮤온 중성미자가 60.7나노초 일찍 도착했다고 발표했다. 6시그마, 즉 빛보다 빠르다는 것이었다. 대변인 안토니오 에레디타토는 신중한 태도를 취하며 학계에 '우리의 말도 안 되는 결과를 이해하도록 도와달라'고 요청했지만, 그 단서는 이야기의 힘에 미치지 못했다. 상대성이론이 깨졌고, 아인슈타인이 틀렸으며, 현대 과학의 기둥 하나가 무너지고 있다는 것이었다.

이 이상 현상은 3월부터 데이터에 존재했고, 그 사이 6개월은 교차 검증에 쓰였다. 분석을 다시 돌리고, '사소한 실수, 더 복잡한 실수, 혹은 고약한 효과'를 찾아 헤맸지만 아무것도 발견하지 못했다. 아무도 하지 않은 일은 타이밍 체인, 즉 GPS 신호를 실험의 기준 시계로 전달하는 케이블을 물리적으로 점검하는 것이었다. 11월에는 다른 빔으로 다시 실험했고 같은 이른 도착, 57.8나노초를 얻었다. 같은 고장 난 시계에서 나온 두 번째 신호였다.

2012년 2월 22일, 협력단은 두 가지 결함을 발표했다. GPS 연결부의 느슨한 광섬유 커넥터가 측정된 비행 시간을 73나노초 줄였고, 규격보다 빠르게 작동한 발진기가 그 일부를 다시 더했다. 사진은 케이블이 적어도 10월 13일부터 느슨했음을 보여주었다. 즉 확인용 재실험보다 이전이었다. 같은 장소의 ICARUS는 중성미자를 정확히 빛의 속도로 측정했다. 에레디타토와 조정자 다리오 아우티에로는 3월 말 사임했고, 6월 CERN은 그 결과가 틀렸다고 선언했으며, OPERA의 수정된 재분석은 6.5 ± 15나노초로 정리되었다. 이상 현상은 없었다.

피해는 실재했지만 한정적이었다. 8개월간의 전 세계적 헤드라인, 케이블에 맞추어 물리학을 만들어낸 이론 논문들, 그리고 존재한 적도 없는 CERN과 그란사소 사이의 터널을 칭송한 이탈리아 장관의 보도자료가 있었다. 협력단은 그 청구서를 공개적으로 치렀고, 이 사건은 발견으로 위장한 계통 오류의 교과서적 사례가 되었다.

그들은 6시그마 이상 현상을 발표한 뒤, 타이밍 체인을 물리적으로 점검해 느슨한 케이블을 찾아낼 때까지 8개월 동안 분석을 다시 돌렸다.

타이밍 체인은 감사가 아니라 신뢰의 대상이었다. 6개월의 교차 검증은 같은 분석을 다시 돌렸을 뿐이고, 처음부터 느슨해 있던 GPS-시계 케이블을 물리적으로 점검한 사람은 없었다.

발표의 형태는 이러했다. 상대성이론과 모순되는 결과를 두고 공개 세미나와 기자회견을 열었고, 단서는 작게 인쇄되었다. 헤드라인이 단서를 앞질렀다.

11월의 재실험은 다른 빔으로 그 이상 현상을 '확인'했다. 같은 고장 난 시계에서 나온 두 번째 신호였다. 확신을 더하는 것이 검증처럼 느껴졌다.

비범한 주장은 비범한 이론을 끌어들인다. 물리학자들은 진공 체렌코프 효과니 하는 새로운 물리학을 발표했지만, 진실은 나사가 채워지지 않은 커넥터였다.

한 세기의 물리학을 뒤집는 결과가 나오면, 발표 전에 케이블부터 확인하라. OPERA는 느슨한 시계 케이블이 눈앞에 있는데도 6개월 동안 별난 오류를 찾아 헤맸다.

실험은 살아남았다. OPERA는 2012년 7월 수정된 측정값을 발표했다. 그러나 지도부는 살아남지 못했다. 에레디타토와 아우티에로는 불신임 투표가 실패한 뒤 2012년 3월 30일 사임했고, 이 사건은 계통 오류에 관한 표준 강의가 되었다. 지금은 비범한 주장이 먼저 평범한 감사를 받아야 하는 이유로 가르쳐진다.