표준모델 입증할 “첫 일별” 예상

현대 물리학의 최대 관심사 중 하나인 ‘힉스 입자’(Higgs boson)를 추적중인 유럽입자물리연구소(CERN) 강입자가속기(LHC) 연구진이 내주 중 예상되는 발견에 대해 공식 발표를 할 예정이라고 BBC 뉴스와 라이브사이언스 닷컴이 8일 보도했다.

CERN 측은 입자 추적이 이루어지고 있는 아틀라스와 CMS 등 두 개의 검출기에서 나온 자료들이 아직까지는 힉스 입자의 존재 여부를 결정적으로 판단하기엔 불충분하다고 조심스러운 입장을 보이고 있다.

그러나 CERN의 한 권위있는 과학자는 다음 주 중 물리학의 표준 모델 입자 가운데 마지막 미발견 입자인 힉스 입자를 “처음으로 일별(一瞥)할” 수 있을 것이라고 BBC에 밝혔다.

만일 힉스 입자의 존재가 확인되면 이는 바로 이런 목적을 위해 지어진 LHC에 일대 개가를 안겨주게 된다.

표준 모델은 물질이 6종류의 쿼크와 6종류의 경입자, 힘을 매개하는 4가지 입자, 그리고 힉스 입자로 구성된 것으로 보고 있는데 이 가운데 힉스 입자만이 아직까지 존재가 확인되지 않고 있어 이 입자의 존재가 확인되면 표준모델이 최종 검증된다.

대조 검토를 위해 각각 다른 기술로 연구를 진행중인 아틀라스와 CMS팀은 내주중 각자 연구 결과를 발표할 예정인데 이 두 연구에서 얼마나 근사한 결과가 나왔는지가 발견에 무게를 실어주게 된다.

이 가운데 한 팀의 관계자는 금년 중에만 약 350조 차례의 충돌실험 흔적을 조사했으며 이 가운데 약 10개에서 믿을만한 힉스 입자 후보의 징후가 나왔다고 밝혔다.

연구진은 모두 함구를 서약했지만 수많은 물리학 블로그와 비공식 석상에서는 힉스 입자의 발견 가능성에 관한 논의가 분분하다.

학자들은 힉스 입자가 발견될 에너지 영역을 120~125 GeV(기가전자볼트)로 예상하고 있다. 이런 영역에서 1GeV는 대략 양성자 1개의 질량을 갖는다.

CERN의 이론 물리학 팀장을 역임한 존 엘리스 교수는 힉스 입자의 발견이 현대 물리학에서 갖는 중요성은 엄청난 것이라고 말했다.

그는 “현대 물리학에는 입자 물리학의 모든 기본을 설명하는 이른바 표준모델이 있다. 거대한 그림 맞추기 퍼즐 같은 것으로 생각할 수 있는 이 모델에는 그러나 한복판에 빠진 조각이 있다. 우리는 지난 30년동안 이것을 찾아왔으며 마침내 LHC에서 이것을 발견하고 있는 중”이라고 말했다.

CERN 팀이 내주 중 이에 관해 발표를 해도 이들은 이를 신뢰도 5시그마 급인 ‘발견’이라고 정의하지는 않게 된다. 어떤 ‘발견’의 공식적인 신뢰도는 0~5 시그마로 평가되는데 5시그마는 자료의 통계학적 오류로 인해 연구 결과가 일어났을 가능성이 100만분의 1임을 뜻한다.

연구진은 아마도 내년쯤 5시그마 급의 ‘발견’을 공식 발표할 수 있을 전망이다.

프랑스-스위스 국경 지하에 둘레 27㎞의 원형으로 건설된 LHC는 2008년 가동하기 시작해 첫 목표인 힉스 입자 추적에 전력을 다하고 있는데 이 입자가 발견되면 질량의 기원을 이해함으로써 물리학 전반에 큰 변혁이 일어날 것으로 전망된다.

힉스 입자는 1964년 영국 물리학자 피터 힉스가 주장한 개념으로 빅뱅 직후 순간적으로 존재하다가 질량을 갖게 하는 특성을 다른 입자에 남기고 영원히 사라진 것으로 설명되고 있다.

연합뉴스