물리 상수 메트릭스

변하지 않는 수, 변해 온 기록

물리 상수는 자연이 정해 둔 수라고 배운다. 빛의 속도나 전자 하나의 전하는 어제와 오늘이 다르지 않고, 이 실험실과 은하 저편이 다르지 않다. 그런데 사람이 그 수를 적어 온 기록은 한 번도 가만히 있지 않았다. 몇 해마다 새 표가 나왔고, 표가 바뀔 때마다 끝자리가 조금씩 움직였다.

미세구조상수의 역수(α⁻¹, 전자기력의 세기를 나타내는 단위 없는 수)를 보자. 1969년 표에는 137.036 02 뒤에 ±0.000 21이라는 오차 막대가 붙어 있었다. 2022년 표의 값은 137.035 999 177, 막대는 ±0.000 000 021이다. 반세기 사이에 막대는 만 분의 일로 짧아졌고, 1969년의 넓은 막대는 오늘의 값을 그 안에 품고 있었다. 측정이 가장 순탄하게 풀린 경우다.

늘 그렇게 풀리지는 않았다. 중력 상수 G의 오차 막대는 1998년 판에서 직전 판보다 열두 배 가까이 넓어졌다. 실험실마다 잰 값이 서로 맞지 않자, 상수를 조정하는 위원회는 더 안다고 말하는 대신 모르는 폭을 다시 넓혀 적었다. 정밀해지는 길에도 뒷걸음은 있다.

그리고 어떤 수는 더는 재지 않는다. 1983년 미터를 「빛이 진공에서 299 792 458분의 1초 동안 가는 거리」로 다시 정하면서 빛의 속도는 측정값이 아니라 정의가 되었다. 2019년에는 플랑크 상수·기본 전하·볼츠만 상수·아보가드로 상수가 같은 길을 갔다. 1889년부터 파리 근교 세브르의 금고에 보관되던 백금·이리듐 원통 하나가 곧 1킬로그램이던 시대가 그때 끝났다. 이제는 상수가 단위를 정한다.

이 사이트는 그 기록을 거꾸로 읽는다. 각 판의 과학자들은 값과 함께 「참값은 대략 이 안에 있다」는 막대를 내놓았다. 그 막대가 뒤 판의 값을 얼마나 자주 놓쳤는지, 정규분포가 예상하는 만큼이었는지 그보다 잦았는지를 센다. 원자량 장은 같은 질문을 조금 다른 수에 던진다. 원자량은 자연의 상수가 아니다. 시료마다 동위원소 비율이 달라 값이 흔들리고, 그래서 2009년부터 몇몇 원소는 하나의 값 대신 구간으로 적힌다.