힉스 발견한 가속기… 시즌2 가동 스타트

LHC, 보수 끝내고 시운전

한국 연구진이 개발한 뮤온 입자 검출기. 가속기에서 양성자끼리 충돌한 뒤 생성되

“오늘 거대강입자가속기(LHC)의 리듬에 맞춰 유럽입자물리연구소(CERN)의 심장이 다시 뛰기 시작했습니다.”

2012년 ‘신의 입자’ 힉스를 발견하며 세계 과학계를 흥분시켰던 LHC가 5일(현지 시간) 450억 eV(전자볼트)의 양성자 빔을 쏘며 ‘시즌2’의 시작을 알렸다. LHC는 2013년 가동을 중단하고 2년간 보수작업을 진행해왔다.

롤프 호이어 CERN 소장은 “(힉스 발견 당시) 양성자들을 6.5조 eV로 충돌시켰는데, 서서히 에너지를 높여 올여름에는 13조 eV로 양성자끼리 충돌시킬 계획”이라면서 “빅뱅 직후를 재현해 암흑물질 등 우주의 비밀을 밝혀낼 것”이라고 밝혔다.

LHC의 시즌2에는 한국 연구진이 독자적으로 개발한 뮤온 입자 검출기도 활약을 예고했다. 힉스는 양성자가 충돌할 때 아주 짧은 순간 동안 존재했다가 4개의 뮤온 입자로 붕괴되기 때문에 뮤온 입자를 검출하면 힉스의 존재를 간접적으로 확인할 수 있다. 최수용 한국-CMS 단장(고려대 물리학과 교수)은 “뮤온 입자 검출기의 성능을 향상시킨 뒤 장착을 끝냈다”면서 “앞으로 LHC가 암흑물질과 반물질 등을 찾아내는 데 기여할 것”이라고 말했다.

현지에서 뮤온 입자 검출기의 성능을 확인하고 소프트웨어 개발을 총괄한 고정환 성균관대 박사는 e메일 인터뷰에서 “현재 가속기와 검출기 등 LHC의 모든 부분이 제대로 작동하는지 시운전을 하면서 최종 점검 중”이라면서 “이르면 6월 본격적인 실험이 시작될 것”이라고 말했다.

LHC가 본격 가동되면 양성자 빔은 빛에 가까운 속도로 가속기를 따라 초당 1만1125바퀴를 돌고, 이 과정에서 초당 6억 개의 입자를 생성한다. 이때 이동한 양성자 빔의 거리는 100억 km 정도로 지구와 해왕성 사이를 왕복하는 수준이다.

이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com