힉스가 틀렸다는 가정 아래 ‘최종이론’ 제시한 이론가들 옛 연구 접고 새로 시작할 판

지난 4일(현지시간) 스위스에 위치한 유럽입자물리연구소(CERN)에서 지난 반세기 동안 물리학계가 기다려 온 소식이 전해졌다. 세상 만물에 질량을 부여해 ‘신의 입자’로 불리는 힉스로 추정되는 새로운 입자가 발견됐다는 것이다. 힉스의 발견은 현대물리학의 근간인 표준모형의 완성을 의미한다. 하지만 표준모형이 완벽한 이론으로 자리매김했다는 사실이 반갑지 않은 사람들이 적지 않다.

와이어드는 최근 ‘힉스의 발견은 어떻게 현대물리학을 망가뜨리는가’라는 제목의 전망기사를 실었다. 과학전문 매체들도 환호와 실망을 동시에 전하고 있다. 이상하지 않은가. 그토록 찾아 헤매던 힉스가 오히려 물리학에 해를 끼친다니 말이다. 간단히 말하면, 진실에 가까워질수록 새로운 가능성이 줄어들기 때문에 생긴 일이다. 항상 새로운 것을 찾아 헤매고, 끊임없이 우주의 기원을 고민하던 사람들에게 50년 전의 이론이 맞다는 것은 정말 재미없는 일임에 틀림없을 것이다.

와이어드는 “CERN 관계자들은 예상대로 힉스의 특성이 나타나기를 고대하고 있지만, 이론물리학자들은 이젠 힉스가 전혀 이상한 움직임을 보이기만을 바라고 있다.”면서 “힉스가 진짜로 판명되면 이론물리학은 재앙을 맞게 될 것”이라고 전했다. 와이어드는 힉스의 등장이 지난 반세기판동안 이론물리학자들이 제시한 수많은 이론들을 순식간에 과거의 오류로 만들면서, 물리학자들의 궁극적인 꿈인 ‘최종이론’(세상 모든 현상을 아우르는 하나의 원리)으로 다가가는 길을 더욱 멀게 만들 것이라고 내다봤다. 표준모형은 눈에 보이는 수많은 것들을 설명하지만, 중력을 포함하지 못하고, 암흑물질과 암흑에너지도 설명하지 못한다. 끈이론과 초끈이론, 초대칭이론 등 힉스를 포함한 표준모형이 틀렸다는 가정하에 최종이론을 꿈꾸며 만들어진 이론들이 일순간에 물거품이 된 만큼, 물리학자들은 사실상 처음부터 다시 시작해야 하는 출발점에 서게 된 것이다.

CERN의 거대강입자가속기(LHC)가 힉스를 발견했다는 것은 이론물리학이 ‘세상을 설명하는 아름다운 수식’으로 표현하는 예측들이 실험의 노예가 된다는 것을 의미하기도 한다. 검증되지 않은 것을 검증하기 위해 물리학은 더욱더 큰 장비와 기계가 필요하기 때문이다. 최종이론을 만들고 이를 증명하기 위해 필요한 투자는 LHC에 들어간 50억 달러와는 비교도 안 되게 많을 것이 확실해 보인다.

박인규 서울시립대 물리학과 교수는 “학자들은 간단명료하고 짧은 수식으로 표현할 수 있는 초대칭이론 대신 조악하기 짝이 없다고 무시했던 표준모형이 옳다는 것을 인정하고 싶지 않을 것”이라고 설명했다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr