메뉴바로가기본문바로가기

동아사이언스

올해 노벨상 가져다준 힉스입자, 우리도 찾는다

통합검색

올해 노벨상 가져다준 힉스입자, 우리도 찾는다

2013.10.21 18:00
CERN 한국 CMS팀, 2018년부터 독자 검출기 운용

CMS 검출기 중앙에 검은 테이프가 붙어있는 부분이 GEM 검출기가 설치될 부분이다 - 한국CMS국제공동연구단 제공
CMS 검출기 중앙에 검은 테이프가 붙어있는 부분이 GEM 검출기가 설치될 부분이다 - 한국CMS국제공동연구단 제공

올해 노벨물리학상 수상의 영광을 가져다 준 '신의 입자' 힉스. 2018년부터 우리나라도 유럽입자물리연구소(CERN)의 강입자가속기(LHC)에서 독자적인 검출기를 운용해, 힉스 입자의 비밀을 밝히는데 한 몫을 할 것으로 보인다.

 

지금까지 7명의 노벨물리학상 수상자를 배출한 이웃 일본은 ‘ATLAS 팀’에서 자국 검출기를 운용해 2012년 6월 힉스 입자의 존재를 실험적으로 확인하는데 기여한 바 있다.

 

한국 CMS팀이 제작해 2018년부터 직접 운용할 검출기 ‘기체전자증배기(GEM)’는 이전까지는 잡아낼 수 없는 방향으로 튀어나오는 뮤온 입자를 검출할 계획이다.

 

GEM 검출기는 테니스코트 2개 넓이(약 260㎡)에 달한다. 뮤온 입자 검출이 중요한 까닭은 빛 속도에 가깝게 가속된 양성자가 충돌해 만들어진 힉스 입자가 붕괴하는 방법 중 뮤온으로 붕괴하는 과정이 가장 명확하게 판명돼 있기 때문이다. 다시 말하면 뮤온 입자는 잠깐 나타났다 사라지는 힉스 입자를 쫓기 위한 거의 유일한 단서다.

 

이 부분에서 많은 사람들이 가질 궁금증 하나.

 

2012년 6월 CERN은 힉스 입자가 존재한다는 것을 실험적으로 입증했다. 문제는 힉스 입자가 하나가 아니라 여러 종류일 수 있다는 가설 등 힉스 입자의 정확한 정체를 밝히기 위해서는 아직 갈 길이 멀다.

 

특히 GEM 검출기는 힉스 입자를 연구하는 데 핵심 역할을 하는 거대강입자가속기(LHC)의 성능을 몇 단계를 높일 수 있다.

 

지금까지 8TeV(테라전자볼트)의 충돌에너지로 가동되던 LHC는 2014년에 14TeV로 그 성능이 2배 가까이 향상된다. 2018년에는 에너지빔을 한 곳에 집중시키는 정도를 의미하는 ‘휘도’를 기존대비 10배(1034/㎠/s)까지 끌어올릴 계획이다. 문제는 에너지가 강해지면 예상치 못한 방향으로 날아가는 입자의 양도 많아진다. 한국 CMS팀의 GEM 검출기는 기존 검출기가 잡아낼 수 없는 각도와 위치에 설치돼 뮤온 입자를 검출할 예정이다.

 

올해 4월까지 한국 CMS팀을 이끌었으며, GEM 검출기 개발을 담당하고 있는 서울시립대 물리학과 박인규 교수는 “우리나라도 비로소 독자적인 검출기를 갖고 힉스 입자 연구에 기여할 수 있게 된 데에 의미가 크다”고 설명했다. 이전까지 우리나라 연구팀은 해외 연구진의 검출기로부터 나온 데이터를 분석하는 데에 그쳤지만, 직접 연구 데이터를 생성하는 수준까지 올라간다는 것이다.

 

박 교수는 “CERN이 힉스를 발견하는 데 그동안 우리나라의 기여도는 투자비용과 인력을 고려했을 때 1.5%수준”이었다며 “2018년에는 GEM검출기와 투자예산 확대로 최대 4배 이상 기여도가 커져, 이미 자국 검출기를 운용하고 있는 일본 ATLAS 팀과 선의의 경쟁을 벌일 수 있게 될 것”이라고 말했다.

관련 태그 뉴스

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

11 + 9 = 새로고침
###
    과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기