神의 입자 ‘힉스’ 흔적 발견… 비밀의 門 99.9% 다가갔다

유럽입자물리硏 공개세미나… 137억년전 우주탄생 드디어 베일 벗나

인류가 137억년 전 우주탄생의 신비에 99.9%까지 다가섰다. 늦어도 내년 여름에는 결말을 보게 된다.

유럽입자물리연구소(CERN)는 13일(현지시간) 스위스 제네바에서 공개세미나를 갖고 “거대강입자가속기(LHC)에서 양성자 충돌실험을 반복한 결과 힉스 입자(Higgs boson)로 추정되는 흔적을 발견했다.”고 밝혔다. 롤프 디터 호이어 CERN 소장은 “그러나 아직 힉스 입자의 존재 여부를 확실하게 얘기할 수는 없으며, 추가실험을 통해 입증할 수 있을 것”이라고 강조했다.

이날 발표는 LHC에 설치된 4대의 검출기 중 2개인 CMS와 ATLAS를 연구하는 두 팀의 연구성과가 각각 발표된 후 이를 종합하는 방식으로 진행됐다. CMS팀은 128Gev(기가전자볼트) 대역에서 힉스 입자가 존재할 확률을 2~3시그마(95~99.7%), ATLAS팀은 126Gev 대역에서 2.3시그마(96%)로 추정했다. 하지만 이 같은 확률은 과학적 발견으로 인정받기에는 미흡하다.

CERN은 목표 확률을 5시그마(99.99994%)로 잡고 있으며, 170만번에 한 번 정도 틀리는 수준이다. 로이터는 “과학적 발견은 수백만 개의 사과가 예외없이 모두 아래로 떨어지는 것을 보고 나서야 중력이 있다고 주장할 수 있는 수준”이라며 “그중 하나라도 땅으로 떨어지지 않거나 보지 못했다면, 과학적 발견이 될 수 없다.”고 설명했다. 나머지 0.3~5% 포인트를 채우기 위한 실험에서 지금까지의 결과를 모두 부정하는 내용이 나올 수도 있다는 의미다.

다만 원리가 다른 CMS와 ATLAS에서 비슷한 수치와 결과가 나왔다는 점에서 힉스 입자의 존재를 입증하는 것은 시간문제라는 시각이 지배적이다. CERN은 “내년 여름 무렵에는 존재 여부가 확실하게 밝혀질 것”이라고 설명했다.

물리학자들은 ‘힉스 입자의 발견은 최소한 지난 100년간 최대의 과학적 성과가 될 것’이라고 입을 모은다. 힉스 입자는 137억년 전 빅뱅 직후 1000만분의1초 동안만 존재했으며, 힉스 입자 연구는 곧 우주 탄생 직후 ‘찰나’의 순간에 무슨 일이 있었는지를 연구하는 것과 같다. 특히 힉스 입자는 우주 만물을 구성하는 입자들에 각기 다른 질량과 역할을 부여한 것으로 추정된다. 그래서 ‘신의 입자’ ‘창조의 천사’ ‘우주를 만든 벽돌’이라는 별칭을 갖고 있다.

힉스 입자가 발견되면 우주 만물의 분류표인 ‘표준모형’이 옳다는 점이 입증된다. 나아가 힉스에 대한 연구가 진행되면 이론적으로는 물질 창조나 변환에 접근할 수도 있다. ‘신이 우주를 창조했다.’는 설명 대신 우주 창조를 과학으로만 설명할 가능성도 높아진다.

이 때문에 LHC에만 100억 달러가 넘는 천문학적인 돈이 투자됐다. 하지만 힉스 입자가 존재하지 않는다면 과학자들은 물리학 교과서를 처음부터 다시 써야 한다.

서울신문