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“작년 7월 발견 물질 신의입자 거의 확실”

유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC) 내부에서 양성자와 양성자가 충돌하는 모습. [사진 CERN]
‘신(神)의 입자’로 불리는 힉스 입자(Higgs boson)가 서서히 인류 앞에 모습을 드러내고 있다. 유럽입자물리연구소(CERN)는 14일 “추가 데이터 분석 결과 지난해 7월 발견한 입자는 힉스 입자가 거의 확실해 보인다(looking more and more like a Higgs)”고 발표했다. 이탈리아 라투일레에서 열린 물리학 학술대회에서다. 힉스는 우주의 기원과 진화를 보여주는 가장 설득력 있는 이론인 표준모형에 나오는 17종의 입자 중 하나다. 다른 입자들에 질량을 부여하는 것으로 알려져 있다. 하지만 다른 입자들과 달리 반세기 넘게 실제 존재가 확인되지 않아 신의 입자라는 별명으로 불렸다.



유럽입자물리연구소 발표
우주 기원·진화 비밀 풀 열쇠
“최종 확인까진 시간 더 필요”

 CERN은 2008년부터 세계 최대 입자 가속기인 거대강입자가속기(LHC)를 이용해 힉스를 찾아왔다. 양성자와 양성자를 빛의 속도로 충돌시켜 우주 탄생 당시와 같은 상황을 재현한 뒤, ATLAS·CMS 두 개의 대형 검출기를 이용해 힉스 입자를 붙잡으려 했다. 한국을 포함한 전 세계 물리학자들이 두 검출기를 이용한 연구에 참여했다.



 그 결과 CERN은 지난해 7월 힉스 입자일 가능성이 큰 새로운 입자를 찾았다고 발표했다. 확률을 99.99932~99.99994%라고 밝혔다. 하지만 추가적인 데이터 분석이 필요하다며 최종 발견 선언은 미뤘다. 반면 이날은 “지난해보다 2.5배 많은 데이터를 분석했다”며 힉스 발견을 확신했다. CMS 연구팀 대변인 조 인카델라는 “우리가 다루고 있는 게 힉스 입자임이 확실하다”고 말했다.



 일부 외신은 이 같은 발표 자료를 토대로 “CERN이 힉스를 발견했다”고 단정적으로 보도하기도 했다. 하지만 최근까지 CMS 한국 연구팀 대표를 맡았던 서울시립대 박인규(입자물리학) 교수는 “이번 발표는 새로운 분석 결과를 토대로 힉스 입자를 발견했을 수 있다는 진전된 가능성을 시사한 것”이라며 “최종 선언까지는 시간이 좀 더 필요하다”고 확대 해석을 경계했다. 박 교수는 또 “힉스 입자 발견을 최종 확인하려면 8가지 경로를 통해 힉스 입자의 붕괴를 확인해야 하는데, 현재까지 나온 결과는 4가지 경로에서만 명확한 결과를 확인했다”고 덧붙였다. 최종 인정을 받기까지는 연구와 분석이 더 필요하다는 의미다.



 만약 CERN이 발견한 게 힉스가 맞다면 표준모형은 우주의 생성을 설명하는 완벽한 이론으로 인정을 받게 된다. 반면 힉스가 아니라 또 다른 새 입자라면 학자들은 표준모형 대신 우주를 설명하는 새로운 이론을 찾아야 하는 도전에 직면하게 된다.



김한별 기자



◆힉스 입자=137억 년 전 우주 대폭발 때 생성됐다 붕괴돼 사라진 입자. 고(故) 이휘소 박사가 이 입자의 존재를 예언한 영국의 물리학자 피터 힉스의 이름을 따 ‘힉스 입자’란 이름을 붙였다.
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