창조 과학의 비밀이 밝혀지나

유럽입자물리학연구소(CERN)의 호이어 사무총장(오른쪽)

스위스 지하 동굴에 건설된 100억 달러짜리 인류 최대의 과학 실험장비 ‘거대강입자충돌기’(Large Hadron Collider, 위 사진)가 ‘빅뱅’ 실험을 한 것을 계기로 이른바 ‘신의 입자’로 불리는 힉스 입자에 대한 관심이 고조되고 있다.

우주는 어떻게 만들어졌으며, 또 자연의 모든 물질은 궁극적으로 무엇으로 이뤄져 있을까? 이 두 가지는 입자물리학의 가장 근본적인 과제로, 이에 대한 연구는 끊임없이 계속되어 왔다.
‘수백억년 전’ 모든 물질을 응축하고 있었던 작은 점이 대폭발하면서 안에 있던 물질들이 튀어나오며 계속 팽창해 현재의 우주를 구성했다는 것이 현재 물리학계에서 우주의 기원을 설명하는 정설이 된 ‘빅뱅이론’이다. 지금까지 우주의 모든 물질을 구성하는 다른 입자들은 모두 찾아냈으나 단 하나, 기본 입자에 질량을 부여한다는 입자 ‘힉스(Higgs Boson)’만 찾아내지 못했다. 그것만 찾으면 질량을 갖는 모든 물질의 기원을 밝힐 수 있다고 해서 힉스 입자를 ‘신의 입자’라고 부르기도 한다. 힉스 입자는 질량의 근원과 우주 생성의 비밀을 밝혀낼 결정적 단서가 된다고 입자물리학자들은 믿고 있다.

모든 물질에 질량 부여하는
궁극의 입자를 찾기 위해
100억불짜리 실험 장치 가동
그러나 힉스 입자는 자연 속에서 그냥은 볼 수 없다. 힉스 입자를 찾는 유일한 방법은 거대한 가속기를 이용해 양성자를 빠른 속도로 충돌시켜 태초의 빅뱅 환경을 재연하는 것이다. 2008년 세계적인 관심 속에 ‘거대강입자충돌기’(LHC)가 완성 되자 과학자들은 “우리는 이전에 누구도 가보지 못한 영역에 발을 내딛었으며 물리학의 새로운 지평을 열었다”고 말했다.

롤프디터 호이어 유럽입자물리학연구소(CERN) 사무총장은 “LHC 가동의 제1의 목적은 ‘힉스 입자’라고 불리는 ‘이론적’ 입자, 즉, 아직 그 존재에 대해 아무런 실험적 증거를 갖고 있지 못한 그 입자를 발견하는 것”이라고 했다. 저명한 우주물리학자 스티븐 호킹 박사는 “힉스 입자를 발견하지 못한다면 이는 무언가가 잘못됐다는 것을 보여주는 것으로 우리는 새로운 사고가 필요하게 될 것이다”고 말했다. 호킹 박사는 이번 실험을 통해 이미 알려진 입자들과 ‘초대칭 짝’을 이루는 ‘슈퍼파트너 입자들이 발견될 가능성이 있다고 기대감을 표시했다. 그는 “이들 입자의 존재는 끈 이론을 확인하는 열쇠가 될 것이다. 이들은 은하들을 흩어지지 않게 지탱하는 신비한 암흑물질을 구성하는 입자일 가능성이 있다”고 말했다.