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신의입자 '힉스' 추정 물질 발견

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작성자 오용 작성일12-07-04 20:43 조회4,508회 댓글0건

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꼭꼭 숨은 ‘신의 입자’ 힉스 머리카락 보였다 <출처: 한겨레뉴스>

등록 : 2012.07.04 19:32 수정 : 2012.07.04 19:32


유럽입자물리연구소의 거대강입자가속기에서 ‘미니 빅뱅’ 상태인 8테라전자볼트의 양성자-양성자 충돌 때 생성된 힉스 입자가 두 개의 광자(노란 점선과 초록 막대)로 붕괴되는 모습. 유럽입자물리연구소 제공


유럽입자물리연구소 발표


137억년 전 빅뱅 때 우주의 모든 물질에 질량을 부여하고 사라진 ‘신의 입자’ 힉스(Higgs)로 추정되는 입자가 발견됐다.


유럽입자물리연구소(CERN·세른)는 4일 오전 9시(현지시각) 거대강입자가속기(LHC)의 실험 데이터를 분석한 결과 만물의 존재를 설명하는 현대 물리학의 표준모형에서 마지막 수수께끼로 남아 있던 힉스 입자에 가까운 새로운 입자를 발견했다고 밝혔다.


표준모형은 우주를 형성하는 물질과 힘을 6개의 중입자와 6개의 경입자, 힉스를 포함한 5개의 보손(힘)으로 설명하는 이론으로, 힉스만이 유일하게 발견되지 않아왔다. 조셉 인칸델라 세른 시엠에스(CMS)그룹 대변인은 “지난달까지 얻은 데이터를 바탕으로 분석한 결과 125GeV(기가전자볼트)의 질량을 가진 입자를 발견했다”며 “이는 5시그마의 신뢰도(170만번에 한번 실수할 정도의 정밀도)로 확인됐다”고 말했다. 이번 분석 결과는 스위스의 세른에서 열린 세미나와 오스트레일리아 멜버른에서 열린 국제고에너지물리학술대회(ICHEP)에서 동시에 발표됐다.


세계 입자물리학자들은 스위스와 프랑스 국경에 설치된 27㎞의 거대강입자가속기에서 양성자와 양성자를 충돌시켜 힉스 입자의 존재를 찾아왔으며, 지난해 12월 115~127GeV의 에너지 영역에서 힉스 입자의 흔적이 발견됐다고 발표했다. 지난 2일에는 미국 페르미연구소도 “테바트론가속기로 10년 동안 500조번의 입자 충돌 실험 끝에 115~135GeV의 에너지 영역에서 힉스 입자의 존재를 강하게 암시하는 결과를 얻었다”고 밝혔다.


시엠에스그룹에 참여하고 있는 박인규 서울시립대 물리학과 교수는 “비유하자면, 지난해 12월에 외계인이 지나간 흔적을 발견한 것이라면 이번에는 외계인을 포착한 것”이라며 “다만 우리가 찾던 화성인을 발견한 것인지, 엉뚱하게 안드로메다에서 온 외계인을 발견한 것인지는 더 확인해야 한다”고 말했다. 박성찬 성균관대 물리학과 교수는 “힉스를 발견한다면 인류가 자연의 가장 깊은 원리가 작동하는지 확인하는 마지막 고리를 찾아내는 것”이라고 말했다.


힉스는 가속기에서 양성자와 양성자를 빛의 속도로 가속한 상태에서 충돌시켜 순간적으로 만드는데 생성되자마자 다른 입자로 붕괴되기 때문에 이 붕괴 현상을 검출함으로써 존재를 확인하는 방법을 쓴다. 연구팀이 힉스가 광자, 제트(Z) 보손, 더블유(W) 보손, 보톰쿼크, 타우 등의 입자로 붕괴되는 값을 측정한 결과 광자와 제트 보손으로 붕괴되는 현상에서는 힉스 입자임이 거의 확실하게 나타났지만, 나머지 입자들에서는 힉스 입자임이 증명되지 않았다.


고병원 고등과학원 물리학부 교수는 “올해 말까지 더 많은 데이터로 분석하고 나면 이번에 발견한 입자가 표준모형에서 찾던 힉스인지 확인될 것”이라며 “표준모형이 아닌 초대칭모형 등 다른 모형의 힉스(질량 부여 입자)이거나 전혀 예상하지 못한 입자로 확인될 수도 있다”고 말했다.


유럽입자물리연구소는 지난해까지 거대강입자가속기의 출력을 7테라전자볼트(TeV)로 유지했지만 올해부터 8TeV로 높여 연말까지는 지금까지의 3배가 넘는 데이터를 모을 예정이다.

힉스 입자1960년대에 물리학자들이 입자물리학의 난제들을 푸는 과정에서 우주 만물의 존재를 설명하려면 모든 입자에 질량을 부여하는 입자가 존재해야 한다는 가설을 내세우면서 세상에 알려졌다. 이름은 1964년 관련 논문을 최초로 발표한 영국 물리학자 피터 힉스(83)를 기려 지어졌다. 힉스 입자는 137억년 전의 빅뱅 이후 우주의 모든 물질을 17개의 기본 입자로 설명하는 현대 물리학의 표준모형에서 다른 입자에 질량을 부여하는 입자로 추정돼 왔지만 아직 발견되지 못했다. 세계 물리학자들은 스위스와 프랑스 국경에 설치된 27㎞ 길이의 지상 최대 거대 강입자가속기(LHC)에서 2008년 9월부터 힉스 입자를 발견하기 위해 실험해왔다.

이근영 선임기자 kylee@hani.co.kr

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