과연 우주의 탄생을 밝혀낼 것인가? 아니면 블랙홀 생성으로 지구의 소멸을 부를 것인가?
10일 오후 4시 30분 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)가 가동을 시작한다.우려의 목소리도 높았고 만약에라도 잘못되어서 블랙홀이 생성이 된다면 이것은 지구의 소멸을 부를 수도 있다고 하기에 고대로 믿었었는데 알고보니 기사들마다 너무 과장된 얘기들을 하고 있었다.
대부분의 과학자들은 LHC 실험으로 인해 블랙홀이 생성이 되더라도 그건 아주 작은 규모일테고 어떤 위험도 발생하지 않는다고 주장했기때문이다.
CERN은 스위스 제네바와 프랑스 국경지대 지하 100m에 위치한 둘레 27㎞의 강입자충돌기(LHC) 안에서 2개의 양성자 빔을 빛의 속도로 마주보고 쏘아 충돌시킨다. 그러면 수소 양성자 빔들은 서로 반대쪽으로 진행하다가 강력한 초전도 자석에 의해 구부러져 4개의 검출실에서 충돌한다. 이때 2개의 양성자 빔이 충돌하는 순간, 140억년전 매우 높은 에너지를 가진 작은 물질과 공간이 거대한 폭발을 통해 우주를 만들었던 때와 같은 순간이 연출되는 것이다.
하드론 충돌기(Large Hadron Collider : LHC)
스위스 제네바 근방의 유럽입자물리학연구소(CERN)에서 건설 공사가 진행 중인 입자 가속 및 충돌기이다. 1994년에 시작돼 13억 유로가 투입된 가운데 유럽연합 20개국의 6,000여명을 비롯하여 전 세계에서 약 1만 명의 과학자들이 참여해 만들어진 LHC는 두 개의 입자 빔을 광속에 가까운 속도로 충돌시킴으로써 빅뱅 직후의 상황을 재현할 계획으로 만들어졌다. 스위스와 프랑스 국경 지대 지하 100m에 설치되는 길이 27㎞의 LHC는 2008년 2월 말 마지막 부품이 성공적으로 조립됐으며 2008년 여름쯤 가동에 들어갈 것으로 예상된다. LHC는 처음에는 목표치보다 낮은 에너지에서 가동을 시작할 예정이다. 그로부터 몇 개월 뒤 목표치인 7 TeV에 도달한 이후, LHC는 세계 최대·최고 에너지의 입자 가속기가 된다.
LHC의 구조
LHC는 50~150미터 정도의 깊이에 있는 27킬로미터의 원형 터널로 이루어져 있다. 이 터널은 예전에는 거대 전자-양전자 충돌기(Large Electron-positron Collider, LEP)가 쓰던 공간이었다. 이 터널은 3미터 직경으로 스위스와 프랑스 국경을 통과하고, 대부분 프랑스에 속한다. 충돌기는 지하에 있고, 충돌기 위 지상에 있는 많은 건물들은 압축기·통풍시설·전자제어·플랜트 냉각 등 보조적인 역할을 수행한다.
LHC를 통해 얻고자 하는 것
LHC가 가동되면 대한민국을 포함해 80개 국가의 7,000여명의 과학자들이 LHC에 접근하게 된다. 여기에서 가장 많은 수인 700여 명이 미국 소속이다. 물리학자들은 LHC를 통해 다음 문제들에 대한 해답을 얻기를 기대한다:
1. 표준 모형에서 기본입자에 질량을 부여하는 힉스 메커니즘이 실제로 일어날까? 만약 그렇다면, 힉스 보존의 질량과 수량은 어느 정도인가?
2. 바리온들의 질량들 사이의 비율을 보다 정밀히 측정한 결과가 여전히 표준 모형과 맞아떨어질까?
3. 알려진 입자들에 대한 초대칭 짝입자(supersymmetric partner)가 존재할까?
4. 왜 물질과 반물질 사이에 명백한 비대칭이 있는 것인가?
5. 끈 이론 등에 의해 예측된 추가 차원이 실재하는가?
6. 암흑 물질과 암흑 에너지의 정체는 무엇인가?
7. 중력이 다른 기본 상호작용들에 비해 터무니없이 약한 이유는 무엇일까?
LHC 가동 시 안전문제
물리학계 내외의 몇몇 사람들은 LHC에서 진행되는 실험들로 인해 지구 전체, 심지어는 우주 전체에 거대한 재앙이 일어날 가능성을 제기했다. 다음은 그 가능성들 중 일부이다.
1. 안정된 블랙홀의 생성
2. 보통 물질보다 안정적인 야릇한 물질(Strange matter)의 생성
3. 양성자 붕괴를 유발할 수 있는 자기홀극(magnetic monopoles)의 생성
4. 다른 양자역학적 진공으로의 전이
네이버 백과사전 참고
