힉스 입자 흔적 발견

유럽입자연구소 “몇개월내 결론”
존재입증땐 우주탄생 비밀 밝혀져

유럽입자물리연구소(CERN)는 13일 “아직은 힉스 입자를 발견하지 못했다”고 공식 발표했다. 사진은 힉스 입자를 포착하는 데 사용하는 검출기다. 유럽입자물리연구소 제공

최근 수많은 루머를 뿌리며 관심을 모았던 ‘신의 입자’ 힉스의 존재 여부는 내년에나 판가름 날 것으로 보인다. 스위스 제네바에 위치한 유럽입자물리연구소(CERN)는 13일 오후 2시(현지 시간) 공개 세미나를 열고 “실험 분석 결과 힉스가 존재할 확률은 99.7%다”라고 발표했다. 힉스가 존재할 가능성은 커졌지만 이를 확신하는 건 ‘시기상조’라는 뜻이다. CERN은 내년 여름까지 추가 실험을 끝내고 내년 10월경 힉스 입자 존재 여부를 판가름 낼 계획이다.

이날 CERN은 거대강입자가속기(LHC)에 설치된 두 검출기(ATLAS, CMS)의 분석 결과를 토대로 힉스의 질량이 약 125GeV(기가전자볼트·1GeV는 10억 eV)일 것으로 예상했다. 이는 수소 원자 125개를 합친 것과 비슷하다.

이날 ‘아직은 힉스가 없다’는 CERN의 공식 발표에도 물리학계는 흥분에 휩싸인 분위기다. CERN의 발표를 뒤집어 말하면 ‘힉스 입자가 있다’는 결론에 근접하고 있다는 뜻이 되기 때문이다. CERN 실험에 참여해 온 박인규 서울시립대 물리학과 교수(한국CMS실험사업팀 연구책임자)는 “야구로 치면 8회말까지 끝내고 9회 마무리만 남겨놓은 상황”이라며 “내년에 실험을 추가로 진행하면 (힉스 입자 존재 여부를) 확실히 알 수 있을 것”이라고 말했다.

힉스가 있다는 게 확실해지면 현대물리학의 기본 뼈대라고 할 수 있는 ‘표준모형(Standard Model)’이 완성된다. 우주 탄생을 설명하는 표준모형에는 자연을 구성하는 기본입자 12개가 있고 그 중심에 힉스가 있다. 힉스는 기본입자들과 상호 작용해 질량을 부여하는 중요한 역할을 하지만 그간 표준모형에서 유일하게 발견되지 않고 물리학자들을 애태워 왔다.

힉스가 발견되면 1964년 그 존재를 처음 제안한 영국의 물리학자 피터 힉스(82)는 유력한 노벨 물리학상 후보로 떠오를 가능성이 크다. 반면 2002년부터 피터 힉스와 감정싸움을 벌이며 ‘힉스가 없다’는 쪽에 100달러를 걸었던 영국의 저명한 물리학자 스티븐 호킹은 100달러와 함께 ‘자존심’도 잃게 된다.

이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com