올 노벨 물리학상에 힉스·앙글레르

만약 고 이휘소 박사가 살아 있었다면, 피터 힉스(84·영국) 에든버러대 교수는 2013년 노벨 물리학상 수상자로 선정된 후 어떻게 감사함을 표시했을까. 1967년 힉스 교수는 이 박사를 만났다. 힉스 교수는 이 박사에게 “우주에 존재하는 입자들에 질량을 부여한 새로운 입자의 존재에 대해 1964년 논문을 썼다”고 설명했다. 1972년 페르미연구소에서 열린 고에너지물리학 국제 콘퍼런스에서 이 박사는 새로운 입자의 가능성에 대해 강연하면서 ‘힉스 입자’라는 표현을 썼다. 힉스 교수 이외에 올해 노벨 물리학상 공동 수상자인 프랑수아 앙글레르(80·벨기에) 브뤼셀 자유대 교수 등 비슷한 시기에 입자의 존재를 예측한 연구자는 모두 5명. 페르미연구소 연구부장으로 당시 물리학계에서 막강한 영향력을 가졌던 이 박사가 이 입자의 이름을 힉스로 정해버린 셈이다. 힉스 교수가 이 논문 이후 뚜렷한 연구업적을 내지 못했다는 점을 감안하면, 이 박사가 힉스 교수에게 노벨상을 준 것이라고 해도 과언이 아닌 셈이다.

8일(현지시간) 올해 노벨 물리학상을 수상한 앙글레르 교수와 힉스 교수는 ‘신의 입자’ 또는 ‘창조의 천사’로 불리는 힉스 입자의 존재를 예측한 공로를 인정받았다. 현대물리학의 근간인 표준모형에서는 모든 물질이 6쌍(12개)의 구성입자와 힘을 전달하는 4개의 매개입자로 구성돼 있다고 본다. 이 16개 입자는 이미 실험을 통해 검출됐지만 각 입자의 성질과 질량이 어떻게 만들어졌는지는 밝혀지지 않았다.

앙글레르와 힉스 교수는 1964년 새로운 입자가 있다는 가설을 제시했다. 수십년에 걸친 물리학계의 실패 끝에 유럽입자물리연구소(CERN)는 10조원 이상을 투입, 스위스 제네바와 프랑스 국경 사이에 거대강입자가속기(LHC)를 건설해 양성자 간 충돌 실험을 진행했다. LHC에서는 반대 방향으로 양성자 다발을 쏜 뒤 서로 부딪치도록 실험했다. 1초에 4000만번의 양성자 다발 충돌이 일어나고 그중 10억 번 정도가 양성자 충돌로 이어졌다. 수많은 실험을 거친 후 CERN은 지난해 7월 4일 “힉스로 추정되는 새로운 입자를 찾았다”고 공식 발표한 바 있다. 첫 가설이 나온 지 48년 만이었다. 최수용 고려대 교수는 “LHC를 통해 힉스가 발견되지 않았다면, 아마 후속 연구는 거의 불가능했을 정도로 막대한 자본이 투입됐다”고 말했다. 힉스의 존재를 입증하는 과정에서 50여명의 한국 과학자들도 참여했다. 가속기의 핵심적인 장비인 검출기 역시 상당 부분 한국에서 개발됐다.

노벨위원회가 두 교수를 물리학상 수상자로 결정한 것은 힉스 입자 발견을 공식화하는 동시에 ‘표준모형’이 완성됐다는 점을 공인한 것으로 평가된다. 박인규 서울시립대 교수는 “물리학계는 빅뱅 이후부터 현재까지 일어난 우주 탄생 과정의 퍼즐을 하나씩 맞춰가고 있다”면서 “이번 노벨 물리학상은 이 과정에 또 하나의 새로운 이정표가 세워졌다는 상징적인 사건”이라고 평가했다.

스톡홀름 박건형 기자 kitsch@seoul.co.kr