“태초의 우주는 어떻게 만들어졌을까?”

우주를 만들어낸 대폭발 ‘빅뱅(Big bang)’ 직후를 재현할 유럽입자물리연구소(CERN)의 ‘거대 강(强)입자 가속기(LHC)’가 드디어 10일 오후 4시39분(한국시간) 첫 번째 양성자 빔을 발사했다.

현대 물리학의 근간을 이루고 있는 ‘표준모형’(물질을 구성하는 최소 단위들을 총망라한 것)을 검증할 수 있는 유일한 수단으로 우주 탄생의 비밀을 풀 수 있다는 점에서 전 세계의 이목이 집중되고 있다.

●과학자들 ‘힉스 입자´ 입증 관심

CERN은 10일 스위스 제네바 인근 프랑스 접경지역에 설치된 LHC에 인류 최대의 첫 빅뱅 실험을 위한 첫 번째 수소 양성자 빔을 성공적으로 발사했다고 밝혔다. 이 장면은 인터넷을 통해 9시간에 걸쳐 전 세계에 생중계됐다.LHC는 지하 100m 깊이에 지름 8㎞, 둘레 27㎞의 원형 구조물로 14년에 걸쳐 95억달러(약 10조4000억원)가 투입됐다. 이는 인류가 유사 이래 진행한 프로젝트 중 최대 규모다.

CERN측은 이날 양성자 빔을 한 방향으로 쏘아 안정적으로 가속이 이뤄지는지 점검했다. 과학자들은 조종실에 설치된 수많은 화면을 통해 양성자가 가속기를 둘러싼 초전도 자석에 비정상적인 영향을 미치는지 등을 집중적으로 살폈다.CERN은 앞으로 몇 개월에 걸쳐 양쪽 방향으로 빔을 쏘면서 기계적 안정성을 시험한 뒤 연말쯤 초전도 자석을 이용해 반대방향으로 진행하는 두 양성자빔을 충돌시킬 예정이다.

두 양성자빔이 완벽한 조건에서 충돌하면 137억년 전 일어난 빅뱅 직후 약 3분간의 우주 구성과정의 단면을 엿볼 수 있다. 현재 과학자들은 빅뱅 후 10의 43역제곱 초 이후부터 이해하고 있다.CERN의 실험이 성공하면 우주 탄생에 대한 새로운 사실이 밝혀지는 것은 물론 현재 가설로만 알려진 여러 물리학 이론들이 인정받게 될 전망이다.

과학자들의 관심은 LHC를 통해 ‘힉스 입자’를 발견할 수 있을지에 집중돼 있다. 영국 에든버러대 피터 힉스 교수가 처음 존재를 예언한 힉스 입자는 빅뱅 직후 현재까지 발견된 물질을 구성하는 6쌍의 구성입자와 힘을 전달하는 4개 매개입자들의 질량과 성질을 규정한 후 사라진 입자로 추정된다.

●성공여부 3년뒤 판명나

사람과 자연, 지구 등 현존하는 물질을 구성하는 입자는 빅뱅 직후 모두 만들어졌기 때문에 이들의 성질을 규정했다는 점에서 ‘신(神)의 입자’로 불린다.

서울대 물리천문학부 김수봉 교수는 “만약 LHC에서 힉스 입자를 발견하지 못한다면 현대물리학을 새로 써야 할 수도 있다.”며 “실험 성공 여부는 약 3년쯤 후에 나타날 것으로 보인다.”고 말했다.

현재 LHC 내에 힉스 입자를 검출할 수 있는 검출기는 총 4개이며, 한국 박사 35명이 참여하고 있다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr