미국 페르미가속기연구소와 유럽입자물리연구소(CERN)가 2, 4일(현지시간) 각각 힉스 입자에 관한 새로운 연구결과를 발표한다. 힉스는 양성자, 중성자 등에 질량을 부여한다고 해 '신의 입자'라고 불리는 소립자. 우주가 17개 입자로 이뤄졌다고 보는 현대 입자물리학(표준모형)에서 유일하게 발견하지 못한 입자다. 학계에선 힉스가 빅뱅(우주 대폭발) 직후 순식간에 사라졌다고 본다.
그래서 페르미연구소와 CERN는 힉스 입자를 찾기 위해 각자가 가진 초대형 입자가속기 테바트론과 대형강입자충돌기(LHC)를 이용, 빛의 속도로 가속한 양성자를 충돌시켜 빅뱅 뒤의 상황을 재현하는 실험을 계속 해왔다.
유명 천체물리학자 스티븐 호킹이 2008년 LHC의 첫 가동을 앞두고 "힉스가 발견되지 않는다에 100달러를 걸겠다"고도 했지만 CERN은 지난해 12월 특정 에너지영역대에서 힉스가 존재할 확률이 95% 이상이라고 밝혔다. 올해 4월부터 LHC의 충돌에너지를 7TeV(테라전자볼트)에서 8Tev로 높여 실험해왔다. 충돌에너지가 크면 힉스를 발견할 확률도 높아진다.
물리학계에선 '힉스의 발견=표준모형의 완성'이라고 본다. 우주를 설명하는 입자물리학이 맞는다는 것을 최종 증명하는 게 힉스 입자인 셈이다. 또한 우주의 초기 상태나 기원을 밝히는데도 이 입자가 중요한 역할을 할 것으로 보고 있다. 하지만 만약 힉스가 발견되지 않는다면 표준모형을 보완하거나 대체할 새로운 이론을 만들어야 한다.
변태섭기자 libertas@hk.co.kr
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