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<"신의 입자 '힉스'" 49년만에 존재 확인>
힉스 입자는 영국의 이론물리학자 힉스(P.W. Higgs)의 이름을 따라 명명하게 되었으며,
그 존재가 질량의 근원과 우주생성의 비밀을 밝혀낼 단초가 된다는 점에서
'신의 입자(god particle)'라고 불린다.
1960년대 이후 입자 물리학에서는 물질을 구성하는 기본 입자와
이들 사이의 상호작용에 대한 연구가 진행되었고,
이를 설명하는 '표준모형(standard model)'이 성립되었다.
힉스 입자는 표준모형을 바탕으로 정의된 가설적인 입자로,
기본입자들과의 상호작용을 통해 기본입자들에게 질량을 주는
'힉스 메커니즘'의 과정에서 생겨나는 가상의 입자이다.
모든 물질은
6개의 중입자(쿼크)와 6개의 경입자(렙톤), 그리고 이들의 반입자로 구성되어 있다.
또한 이들 입자 사이에는 4가지 기본힘 중력, 전자기력, 약력, 강력이 존재한다.
표준모형에 따르면 4가지 힘에는 각각의 힘을 매개하는 입자가 있는데,
중력을 매개하는 중력자,
전자기력을 매개하는 광자,
약력을 매개하는 W와 Z입자,
강력을 매개하는 글루온이 그것이다.
이들 입자들을 게이지입자라고 하며,
대칭성을 만족하기 위해 필연적으로 필요하며 실험적으로 존재함이 밝혀졌다.
그러나 '게이지이론'에서 말하는 입자들은 질량이 없다.
따라서 현대 입자물리학에서는 "힉스 메커니즘"이라는 가설을 도입하여,
입자에 질량을 부여하는 과정을 설명하게 되는데,
이 과정에서 힉스 입자가 생성되는 것이다.
힉스 입자는 스핀이 없고 전기적 특성이나 색전하(color charge)를 갖지 않는
불안정 입자로서 빠른 속도로 붕괴하게 됨으로서
자연상태 속에서 관찰되지 않고 입자가속기로 입자를 충돌시켜 힉스 입자의 존재를 밝히는 실험을 진행하고 있다.
우주의 시작인 빅뱅 당시 만들어진 16개의 입자는 서로가 모이고 만나
모든 물질을 만들어낸다.
하지만 질량이 없는 16개의 소립자가 물질을 만들 수는 없기 때문에 '힉스' 교수는
어떤 입자가 다른 입자에 질량을 부여하고
자신은 사리진 것이란 이론을 세운 것이다.
지난 2010년 유럽 원자핵공동연구소 CERN(썬)은 '신의 입자'라 불리는 "힉스"를 찾는 시험에 돌입했다.
그리고 3년 반 만에 "힉스" 입자로 추정되는 입자를 발견했고
8개월의 연구 끝에 결국 힉스 입자라는 결론을 내렸다.
이후 후속 연구에 참여한 여러 그룹 가운데
일본 과학자들이 "힉스" 입자의 존재를 다시 한 번 확인했다.
질량이 양성자의 134배에 달한다는 구체적인 정보도 내놨다.
이 같은 예견이 사실이 되면서
'힉스' 교수를 비롯한 연구팀의 입지도 확고해졌다.
올해 노벨 물리학상의 가장 유력한 후보라는데 이견이 없을 정도입니다.
50년 동안 사람들이 찾고자 했던 입자를 찾은 것이기 때문에
입자학 뿐만 아니라 다른 어떤 물리분야에서도
이렇게 오랫동안 퍼즐을 갖고 해결하고자 한 적은 없었던 것 같다.
노벨상 후보로서 손색이 없는 것 같다.
(添)
P.W. Higgs(영국의 물리학자)외 1명이 2013년도 노벨물리학상을 탓다.