“초기의 우주 상태 매우 뜨거운 액체”

유럽입자물리硏 빅뱅실험, 英학자 “결과 알아내” 주장

납이온 충돌로 만들어진 수많은 입자의 궤적. 사진 제공 CERN

“초기 우주가 액체 상태였다고요? 그럴 수도 있습니다. 하지만 진짜 초기 우주 상태는 아직 아무도 몰라요. 지금 이곳 과학자들은 눈에 불을 켜고 데이터 분석 경쟁을 벌이고 있습니다. ‘신의 입자’ 힉스를 누가 먼저 찾을지, 초기 우주의 비밀을 누가 먼저 밝혀낼지 눈에 보이지 않는 경쟁이 치열합니다.”

이달 7일 유럽입자물리연구소(CERN)가 운영하는 거대강입자가속기(LHC)가 ‘미니 빅뱅’ 실험에 성공했다는 소식이 세계를 흥분시킨 데 이어 22일에는 영국 버밍엄대가 보도 자료를 내고 데이비드 에번스 박사가 ‘미니 빅뱅’ 실험 결과를 최초로 알아냈다고 선전했다. 에번스 박사는 빅뱅 직후 초기 우주는 매우 뜨거운 액체처럼 행동했을 것이라고 주장했다.

CERN에서 9년째 연구과학자로 있는 노상률 박사는 동아일보와의 통화에서 “액체는 ‘쿼크-글루온 플라스마’를 가리킨다”면서 “이번 ‘미니 빅뱅’ 실험은 빅뱅 직후 100만분의 1초까지의 우주 상태를 재현했는데, 이보다 더 초기에는 쿼크나 글루온 같은 입자도 존재하지 않았을 수 있다”고 설명했다.

기초기술연구회가 해외 석학에게 자문하기 위해 구성한 ‘제1회 과학위원회’ 위원으로 한국을 방문한 롤프디터 호이어 CERN 소장은 23일 “초기 우주는 액체와 비슷한 상태였던 것으로 보이지만 완전한 액체 상태였는지, 끈적거리는 액체 상태였는지 그 정확한 성질은 아직 모른다”고 말했다.

여기에 대한 답은 내년부터 진행될 양성자 충돌 실험에서 일부 얻을 수 있을 것으로 보인다. 노 박사는 “내년에는 8TeV(테라전자볼트·1TeV는 1012eV)에서 양성자끼리 충돌시킨다”면서 “이때 힉스를 관측할 수 있을 것이란 기대감도 고조돼 있다”고 말했다. 하지만 CERN의 당초 계획대로 에너지를 14TeV로 끌어올려 양성자를 충돌시키는 실험은 당분간 불가능할 것으로 보인다. 노 박사는 “2012년에는 LHC를 1년간 운영하지 않는다”면서 “이 때문에 지금까지 실험에서 얻은 데이터로 힉스를 찾을 수 있는지 CERN 과학자 사이에 연일 분석 경쟁이 치열하다”고 말했다.

이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com