■유럽입자물리연구소 실험결과 발표

우주탄생 비밀 풀 단초
"존재확률 최소 95% 이상… 내년이면 확실해 질 것"

우주의 탄생 비밀을 밝혀줄 '신(神)의 입자'의 흔적이 발견됐다. 현대 물리학의 근간인 '표준모형'을 완성할 마지막 조각 힉스(higgs)입자 발견이 가시화하면서 세계 물리학계가 흥분하고 있다.

스위스 제네바에 위치한 유럽입자물리연구소(CERN) 소속 과학자들은 13일 오후(현지시간) 세미나를 열고 힉스 입자의 존재를 시사하는 근거를 찾았다고 밝혔다. AP는 "충분한 데이터가 쌓이는 내년이면 힉스의 존재 여부를 확실히 알 수 있을 것"이라고 전했고, 영국 BBC 방송도 "힉스 입자의 모습이 희미하게 드러났다"고 보도했다.

이날 미국, 유럽 등 국제공동연구진은 대형강입자충돌기(LHC)에 설치한 두 검출기(CMS, ATLAS)로 실험한 연구결과를 발표하면서 힉스 입자가 존재할 확률이 최소 95% 이상이라고 밝혔다. ATLAS팀은 126Gev(기가전자볼트)에서 2.3시그마(98%)의 확률로, CMS팀은 124Gev에서 1.9시그마(95%)의 확률로 힉스가 존재할 수 있다고 발표했다.

ATLAS팀의 책임자인 이탈리아 물리학자 파비올라 지아노티는 연구결과 발표 후 "아직 최종 결론을 내리기에는 이르며 더 많은 연구와 자료가 필요하다"면서도 "향후 몇 개월이 매우 흥미진진할 것"이라고 말했다.

박인규 서울시립대 물리학과 교수는 이번 성과에 대해 "수십 년 간 추적해온 힉스 입자의 꼬리를 잡은 것"며 "내년이면 오류 가능성이 100만분의 1(5시그마) 수준에 이르러 좀 더 확실하게 알 수 있을 것"이라고 말했다. 이강영 건국대 물리학과 교수는 "이번 발견은 표준모형뿐 아니라 초대칭이론도 뒷받침하는 성과"라고 말했다. 초대칭이론은 표준모형에서 우주를 구성하는 입자들과 짝을 이루는 새로운 입자가 있다고 설명하는 물리학 이론. 이 이론에선 힉스 입자의 질량이 130Gev를 넘지 않아야 한다고 본다.

1964년 그 존재에 대한 예측이 나온 이후 좀처럼 모습을 드러내지 않았던 힉스 입자의 존재 가능성 시사에 세계 물리학계는 한껏 고무됐다. 표준모형은 우주가 17개 입자로 이뤄졌다고 설명하는데, 힉스는 그 중 유일하게 발견되지 않은 입자다. 특히 힉스 입자는 우주를 구성하는 16개 입자에 질량을 부여한다고 해 '신의 입자'로 불린다. 가령 전자의 질량이 왜 9.11×10kg 인지 그 수수께끼를 푸는 열쇠를 힉스가 쥐고 있단 얘기다.

CERN이 프랑스와 스위스 국경 지하 100m에 둘레가 27㎞나 되는 거대한 원형 가속기인 LHC를 지은 첫 번째 목적도 힉스 찾기였다. LHC는 양성자 수억 개가 몰려있는 양성자 뭉치를 빛의 속도로 가속시킨 다음 충돌시켜 빅뱅(우주 대폭발) 뒤 1,000만 분의 1초 상황을 재현하는 실험을 2008년부터 계속 해왔다. 137억년 전 빅뱅으로 우주의 탄생과 함께 잠시 나타났다가 사라진 힉스를 찾기 위해서다. 양성자 뭉치가 부딪힐 때마다 새로 생긴 입자 수백 개가 내는 전기신호를 두 검출기(CMS, ATLAS)가 기록해 힉스 입자가 나왔는지 확인해온 것이다.

CMS팀에 참여한 손동철 경북대 물리학과 교수는 "표준모형이 옳다는 게 어느 정도 증명된 만큼 추가 연구로 계속 검증해 나가야 한다"며 "힉스 입자가 확인되면 CERN에선 이를 토대로 우주의 암흑물질을 이루는 입자 등 표준모형에 없던 새로운 입자를 찾아 나설 수 있을 것"이라고 말했다.