힉스입자가 무엇일까요?

힉스입자

힉스입자란 도대체 무엇인가?

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1964년 영국 에든버러대의 물리학자 <피터 힉스>가 우주상에 존재할 것으로 예견한 입자입니다.

그는 우주 어디엔가 빅뱅이 일어난 137억 년 전 우주 탄생 당시 모든 물질에 질량을 부여한 뒤

사라진 입자가 있을 것이라고 추정했습니다.

 

그는 우주 만물을 생성하고 있는 모든 물질에 질량을 갖도록 매개하는 입자를 생각했습니다.

물질에 질량을 갖는다는 것은 예를 들어 전자가 원자핵 둘레의 궤도를 벗어나지 않는 것을

생각해 볼 수 있습니다. 무한대로 제멋대로 날아가 버리지 않는 것은 전자에 질량이 있어

무게중심을 잡아주고 있기 때문입니다.

 

반대로 입자에 질량이 없으면 빛의 속도로 움직이겠지만 다른 입자와는 전혀 반응을 하지 못해

우주 만물을 형성할 수 없게 됩니다.

힉스입자의 정체는 이처럼 만물을 형성하는 입자에 필요한 질량을 제공하는 매개체 입니다.

지금까지 관측할 수 없었고 태초의 순간에만 잠깐 존재했던 것으로 추정돼 ‘신의 입자’로 불려 왔습니다.

 

우주를 구성하는 입자를 다스리는 4개의 힘

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물리학자들은

▲지구 중력의 힘을 1이라고 했을 때

▲원자핵과 전자 사이에서 밀어내고 당겨주는 힘인 전자기력은 그 100배의 힘을

▲ 방사성 원자가 붕괴하면서 그 원자의 중성자가 양성자로 될 때의 힘인 약력은 중력의 1천만배의 힘을

▲원자핵 내부의 중성자와 양성자를 서로 밀고 당기는 힘인 강력은 중력의 10의 38승 배의 힘을 가지고 있음을 밝혀냈다.

 

가장 강한 힘의 결합으로 구성된 것은 다른 입자보다 무거운(重) 입자인 양성자,중성자 등으로서 강력 매개입자인 파이온입자에 의해 1억분의 1초 동안 쉴 새 없이 생성됐다 소멸됐다 하면서 이 무거운 입자들을 결합시켜 핵을 형성한다.

강력에 의해 결합된 입자라는 의미에서 이들 무거운 입자(중입자)를 강입자로 부른다.

 

대체 힉스입자로 뭘 할 수 있어요?

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그 대답은1831년 <마이클 패러데이>는 한 학회에 참석해

"패러데이의 법칙(전자기유도법칙)을 발견했다"고 이야기했습니다.

 

한 참석자가 물었다. "어디에 쓸 수 있나요?" 패러데이는 답했다. "저도 알 수 없습니다."

하지만 100년 뒤인 1900년대 초반, 패러데이의 법칙은 지구의 모든 사람이 전기를 사용할 수 있는

토대가 됩니다.

 

또한 영국의 <톰슨>이 전자를 발견한 1897년 당시와 오늘을 비교하면 

당시에는 전자 발견이 어떻게 우리 삶에 적용될지 몰랐지만 진공관을 거쳐 오늘날

우리 주변 어디에서나 발견되는 반도체의 원리는 전자의 원리를 기반으로 한 것입니다.

 

 

 

힉스입자를 찾았다고 해서 우리 삶이 당장 바뀌는 것도 아닙니다.

과학자들은 힉스입자의 존재 여부가 너무 궁금했고, 인류가 만든 표준모형이 자연계에서 

나타나는지 확인하고 싶었을 뿐이라고 합니다. 

 

힉스입자의 발견으로 우주를 이해하는 인간의 시각은 확장됐고,

이제 또 다른 입자를 찾기 위해 수조 원의 돈을 쏟아부을 예정이라고 합니다.

힉스입자가 밥을 먹여주지지는 않지만 '인간은 왜 존재하는가'에 대한 질문에 다가설 수 있게 해줍니다.

 

암흑물질을 갖고 놀 수는 없지만 찾기만 한다면 우주를 조금 더 이해할 수 있게 됩니다.

과학은 세상을 바라보는 호기심을 푸는 과정입니다.

호기심을 풀어 나갈수록 인류의 지식은 쌓이고 세상을 바라보는 시각은 변합니다.

 

기초과학 투자에 대한 인식 역시 마찬가지죠.

10년에서 20년 혹은 100년 뒤에 우리의 삶을 바꿀수 있다는 이야기를 꼭 해야만 합니다. 

그러면 어떻고 아니면 어떨까요.

 

갈릴레오는 돈 되지 않는 우주를 바라보다 지동설을 찾아내고,

이는 인류가 전 근대적인 사회에서 벗어날 수 있는 계기가 됐습니다.

기초과학은 이런 힘을 갖고 있습니다.