‘신의 입자’인 힉스 입자 추정 소립자 발견
‘신의 입자’인 힉스 입자 추정 소립자 발견
  • 편집실
  • 승인 2012.07.05
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【인터뷰365】세계 최대의 강입자가속기(LHC)를 운영하는 유럽입자물리연구소(CERN) 소속 과학자들이 우주 탄생의 비밀을 밝히는 열쇠로 알려진 힉스 입자(Higgs bosson)로 추정되는 새로운 소립자(素粒子)를 발견했다고 4일(현지시간) 밝혔다.


연합뉴스에 따르면 `신의 입자'로 알려진 힉스 입자는 영국인 물리학자 피터 힉스가 1964년 이론화한 것으로 137억년 전 우주 탄생 당시 모든 물질에 질량을 부여한 뒤 사라진 입자를 말하며, 과학자들은 이를 확인하기 위해 반세기 이상 실험과 연구를 계속해왔다.


CERN은 이날 성명을 통해 새로 발견한 소립자가 "오랫동안 찾아왔던 힉스 입자에 부합한다"며 발견을 확인하기 위해서는 추가 데이터가 필요하다고 밝혔다.


롤프 호이어 CERN 소장은 "우리는 자연을 이해하는 데 있어서 하나의 이정표에 도달했다"며 "힉스입자 이론에 부합하는 입자의 발견은 더욱 구체적인 연구로 향하는 길을 연 것이며, 더 많은 통계자료를 확보하면 우주의 다른 신비를 밝히는 빛이 될 것"이라고 말했다.


CERN에서 힉스 입자 연구팀을 이끌어온 조 인칸델라 연구팀장은 현재까지 강입자가속기 충돌 실험을 통해 확보한 데이터가 힉스 입자를 `발견'했다는 확신의 수준에 이르렀다면서 "잠정적 결과지만 매우 강하고 확고하게" 생각한다고 말했다.


CERN의 또다른 힉스 입자 연구팀인 아틀라스(ATLAS)의 파비올라 지아노티 팀장 역시 강입자가속기 충돌 실험에서 "아름다운 현상"을 보았다고 말했다. CERN은 실험 자료의 신뢰성을 높이기 위해 아틀라스와 CMS 등 2개 팀에서 각자 다른 기술로 독립적으로 힉스 입자 추적 실험을 해왔다.


앞서 CERN 소속 과학자들은 지난해 12월13일 힉스 입자의 존재를 시사하는 `흥미로운 단서'를 발견했으며, 이 입자가 존재할 가능성이 있는 에너지 영역을 좁혀냈다고 밝혔다.


CERN은 총 100억 달러를 들여 스위스 제네바와 프랑스 국경지대 지하 100m에 총 길이 27㎞의 강입자가속기를 건설해 힉스입자 추적과 빅뱅 이론 확인을 위한 실험을 진행해왔다.


힉스 입자는 우주 탄생의 원리를 설명하기 위한 가설 중 가장 유력한 표준 모형(Standard Model)에서 없어서는 안될 소립자들 중 유일하게 아직 존재를 증명받지 못한 입자다.


우주가 막 탄생했을 때 몇몇 소립자들에 질량을 부여한 것으로 간주된 힉스 입자는 지금까지 관측할 수 없었고 태초의 순간에만 잠깐 존재했던 것으로 추정된다는 이유로 '신의 입자'라고 불려 왔다.


표준 모형에서 우주 만물을 구성하는 입자들로 제안된 나머지 12종의 소립자들이 모두 발견된 탓에 힉스 입자는 표준 모형에서 일종의 '잃어버린 조각'에 해당한다.


힉스 입자가 발견되면 우주가 어떻게 만들어졌는지, 물질이 어떻게 구성되는지를 표준 모형으로 설명할 수 있게 된다.


표준 모형에 의하면, '대폭발'로 우주가 생성된 시점부터 약 10억분의 1초가 지나는 동안 힉스 입자로 구성된 가상의 에너지 공간 '힉스 공간'을 다양한 소립자들이 통과하면서 소립자들이 질량을 얻게 된다.


1964년 영국의 물리학자 피터 힉스를 비롯한 6명의 물리학자들이 이 가설을 처음 제시했다.


원자보다 작은 입자들을 측정해야 하는 특성 때문에 힉스 입자의 존재를 증명하려는 실험은 1980년대 미국 페르미연구소에서 입자가속기 '테바트론'을 가동하면서 본격적으로 시작됐으며, 유럽입자물리연구소(CERN)에서 강입자가속기(LHC)를 운영하기 시작하면서 빠르게 진전돼 왔다.


힉스 입자의 질량은 양성자의 약 150배 정도일 것으로 추산돼 왔으며, 과학자들은 입자 충돌 과정에서 이 정도의 질량 범위를 갖는 새 소립자가 있는지 여부를 추적해 왔다.


그러나 소립자들이 가속된 양성자들의 충돌 직후 극히 짧은 시간동안만 나타난다는 점 때문에 힉스 입자의 흔적을 찾기 위해서는 무수히 많은 충돌 실험을 해야 했다.



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