지하 100m·길이 27㎞ 입자가속기 완공 4년만의 쾌거

힉스 입자로 추정되는 소립자가 예상보다 일찍 발견된 데는 스위스 제네바 유럽입자물리연구소(CERN·세른)의 거대강입자가속기(LHC)가 정상적으로 작동했기에 가능했다.

세른은 1994년부터 유럽 국가들을 중심으로 수십억유로를 투자해 스위스와 프랑스 국경지대에 깊이 100m, 길이 27㎞의 입자가속기 건설에 들어가 2008년 완공했다. 가속기에서는 절대온도 0도(영하 273도)의 극저온 상태와 초전도체 자석으로 만든 강력한 자기장 안에서 2개의 양성자를 가속시켜 충돌시킨다.

애초 과학자들은 거대강입자가속기가 가동되면 1~2년 안에 힉스 입자를 발견할 수 있을 것으로 예상했지만 2008년 초기 가동 뒤 화재사고가 발생해 일정을 수정해야 했다. 애초 가속기는 양성자가 충돌할 때 발생하는 에너지가 최대 14TeV(테라전자볼트)에 이르도록 설계됐지만 사고 뒤 절반 수준인 7TeV로 낮췄다. 그만큼 데이터 수집 속도도 계획보다 느려졌다.

그러나 유럽입자물리연구소는 올해 초부터 출력을 8TeV로 높였으며, 이후 데이터 수집이 급증했다. 박인규 서울시립대 교수는 “연말까지는 지금까지의 3배가 넘는 데이터가 모일 예정이어서 힉스 입자를 최종 확인하는 데 무리가 없을 것”이라고 말했다.

거대강입자가속기에는 양성자가 충돌할 때 발생하는 현상들의 데이터를 수집하는 대형 검출기가 2개 설치돼 있다. 이 가운데 하나가 이번에 새로운 입자를 발견한 시엠에스(CMS)그룹으로 한국 연구팀은 이곳에 참여하고 있다.

이근영 선임기자

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