‘우주 탄생의 비밀’ 내일 풀린다

#. 10일 스위스 제네바와 프랑스 국경 지대 지하 100m에 건설된 27km의 터널. 이곳의 거대강입자가속기(LHC) 양쪽에서 양성자 빔이 빛의 속도로 달린다. 강력한 초전도 자석에 의해 구부러진 양성자 빔은 버스만 한 4개의 검출실에서 충돌하고 태양보다 뜨거운 온도에서 사라진다.
‘우주 탄생의 비밀’을 풀기 위한 거대강입자가속기가 10일 세계 최초의 실험을 시작한다. 발견될 입자들을 통해 우주대폭발(빅뱅) 직후 10억분의 1초 무렵에 무슨 일이 일어났는지 이해하려는 것이다. 우주 빅뱅을 재현하고 ‘신이 숨겨놓은’ 알 수 없는 입자를 과연 찾을 수 있을까.

●완벽한 실험 준비
실험을 위해 LHC를 이루는 8개 구역을 영하 271.1도로 냉각시켜 우주 외곽의 환경을 만들었다. 우주공간(영하 271도)보다 온도가 낮아 우주에서 가장 추운 셈이다.
3km 길이의 1600개의 초전도 자석들도 전기실험을 마무리하고 있다. 한 개의 자석이라도 문제가 생기면 해결에 2개월 정도 걸린다. 1994년 계획이 확정된 거대가속기는 2000년 가동할 예정이었지만 여러 차례 연기됐다. 복잡한 장치이기 때문에 기계나 작동법도 미세하게 맞춰야 한다.
각 구역의 회로에 에너지를 공급하고 구역 전체에도 전력을 공급해야 LHC 전체가 한 개의 기계처럼 척척 들어맞는다.

●힉스 입자를 찾아라
실험의 가장 큰 목표는 ‘신(神)의 입자’로 불리는 ‘힉스’를 찾는 것이다. 힉스는 물체에 질량을 주는 입자다. 우주의 모든 입자의 질량을 결정하는 이 입자를 발견하면 질량의 ‘기원’을 알게 된다. 힉스는 빅뱅 당시에는 입자 상태로 있었지만 지금은 물질 속에 숨어 있다.
원자핵을 만드는 입자인 양성자는 빛의 99.99%의 속도로 LHC 안 터널을 1만 바퀴 이상 돌다가 반대 방향으로 달리던 양성자와 충돌한다. 이때 14조 전자볼트(운동에너지 단위)의 거대한 에너지가 발생하고 힉스입자가 탄생한다. 1초에 약 1억 개의 입자가 생기는데 여기서 나머지 입자를 없애 힉스를 찾아낸다.

●미니 블랙홀이 지구를 삼킨다?
일부 과학자들은 실험을 진행하는 유럽입자물리연구소(CERN)에 대해 ‘지구를 멸망시킨다’며 실험 중단 소송을 제기했다. 가속기에 미니 블랙홀이 생기고 이 블랙홀이 지구를 집어삼킬 수 있다는 것이다. 실제로 양성자가 충돌할 때 미니 블랙홀은 생길 수 있는 것으로 알려졌다. 아주 작은 공간에 여러 입자가 갇혀 밀도가 엄청나게 높아지기 때문이다. 그러나 이 블랙홀은 수명이 아주 짧아 주위 물체를 삼키기 전에 사라진다. 

 
■힉스 입자
1964년 주창자인 영국 에든버러대 힉스 교수의 이름을 딴 입자. 입자물리학에서는 양성자, 중성자 등 모든 소립자(물질을 구성하는 데 가장 기본적인 단위로 설정된 작은 입자를 통틀어 이르는 말)에 질량을 갖게 하는 ‘힉스’라는 입자의 존재를 가정해왔지만 다른 입자들과 달리 아직 검출되지 않았다. 힉스가 없다면 우주의 질량은 ‘제로’다.

LHC가 작동하면 블랙홀이 발생해 지구가 멸망한다는 이야기가 있는데, 과연 곧 작동될 LHC는 어떻게 생겼는지 알아보자.

혁신의 원구
Expo' 02 당시 만들어진 목고 건축물








입자를 가속시키는 터널















몇 십 km에 걸쳐 입자가 지나가며 가속된다

















입자는 일종의 자기장으로 형성된 터널을 지나가게 되는데 그 마지막에 위치할 뚜껑이다.










중앙 컴퓨터실




사진 속에 보이는 원형띠가 입자가속기 터널이 지나가는 곳이다. 원주 7km에서 크게는 27km

엄청난 크기를 자랑하는 입자 가속기입니다. 전자기 유도로 입자를 가속시키는 것으로 이것을 이용하면 금이 아닌 물질을 쪼개어 금으로 만들 수도 있습니다. 다만 그럴바에는 그 돈으로 그냥 금을 사는게 낫겠지요...;; 현대의 연금술이라고 부를 수 있는데 위 장치의 목적은 양성자에 14조 전자볼트를 가했을 때 힉스 입자의 움직임을 알아내기 위한 것입니다. 이론적으로는 그 정도 에너지가 가해지면 힉스 입자의 움직임이 있을 것이기 때문입니다.

과연 우주의 신비를 밝혀낼 수 있을지,

아니면 일부 사람들의 우려처럼 정말 미니 블랙홀이 발생해서 지구가 멸망하게 될지...

기대됩니다.