가속기는 지금까지 노벨 물리학상을 수상한 101명의 학자 가운데 20%가 넘는 23명의 수상자를 탄생시켰다. ‘노벨상의 산실’이라고 해도 지나치지 않다. 양성자, 전자, 이온 등의 전기를 띤 입자를 강력한 전기장을 사용해 초속 30만㎞에 이르는 빛의 속도에 가깝게 높여 충돌시키는 장비인 가속기는 원자핵이나 소립자 같은 입자의 내부 구조를 밝히고 입자를 가속해 충돌시키는 과정에서 나타나는 반응을 통해 미시세계의 물리법칙을 규명하는 데 쓰인다. 가속시키는 입자의 종류에 따라 ‘전자(방사광) 가속기’, ‘중이온 가속기’ 및 ‘양성자 가속기’로 구분한다. 현재 국내에서는 포스텍 내의 포항가속기연구소에서 방사광가속기를 가동 중이며, 경주에는 미국·일본에 이어 세계 세 번째로 개발한 대용량 양성자가속기를 설치하기 위한 사업이 진행 중이다. 2017년까지 국제과학비즈니스벨트에 들어설 예정인 중이온 가속기는 양성자보다 무거운 입자를 가속시켜 주기율표에 이름을 올릴 새로운 원소를 발견하는 데 활용될 계획이다. 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)는 지름 8㎞, 둘레 27㎞에 이르는 세계 최대 입자가속기다. ‘인류 최대의 과학실험’이라는 칭호에 걸맞게 약 95억 달러의 예산이 투입된 LHC의 임무는 우주 탄생의 기원을 밝혀줄 ‘신의 입자’ 힉스를 찾아내는 것이다. 물질이 질량을 가질 수 있게 해주는 힉스는 138억년 전 빅뱅 때 만들어졌다가 자취를 감춘 것으로 추정된다. 우주 만물을 구성하는 입자들에 각기 다른 질량과 역할을 부여한 것으로 추정되는 이 힉스를 찾아내면 우주의 기원과 현상을 설명하는 ‘표준 모형’이 옳다는 것을 입증할 수 있다. 힉스 입자를 찾기 위해 CERN은 LHC를 통해 빅뱅 직후의 우주 모습을 초미니로 재현하는 실험을 계속하고 있다. CERN은 올해 추가적인 실험을 통해 데이터의 정당성을 입증할 수 있는 가능성을 99.99994%까지 끌어올릴 계획이다. 윤샘이나기자 sam@seoul.co.kr

중성미립자(뉴트리노)와 빛의 속도는 어떤 것이 더 빠를까. 작년 9월 유럽입자물리연구소(CERN) 산하 중성미립자 추적팀 오페라가 실험에서 땅속 중성미자 이동속도가 빛보다 빠르다고 발표한 이후 물리학계는 아인슈타인의 특수상대성 이론이 깨진 것이냐 아니냐을 놓고 큰 논란에 휩싸여왔다. 결국 오페라팀이 측정에 오류 가능성을 인정하고 올해 재실험을 하기고 해 논란이 잠시 잠복돼있는 상태다. 이런 상황에서 1984년 노벨상 수상자인 이탈리아의 카를로 루비아가 이끄는 이카루스 연구팀이 중성미립자의 속도가 빛보다 빠르지 않다는 연구결과를 내놓았다고 사이언스 데일리가 최근 보도했다. 루비아팀은 스위스에 있는 CERN 실험실에서 발사한 뉴트리온을 이탈리아 그란 사소에서 감지장치를 통해 포착하는 방식으로 오페라팀의 발표를 반박하는 새 연구결과를 내놓아 비상한 관심을 끌고있다. 루비아는 “이카루스의 연구는 작년 오페라와는 사뭇 다른 결과로 크로스 체크의 중요성을 시사했다”고 밝혔다. 사진= 사이언스 데일리 캡처 인터넷 뉴스팀

역시 아인슈타인의 승리? 지난 해 9월 유럽입자물리연구소(이하 CERN)가 “빛보다 빠른 물질이 있다.”며 아인슈타인의 특수상대성이론이 틀렸다는 주장을 제기해 물리학계를 놀라게 한 바 있다. 하지만 당시 연구를 진행한 CERN의 연구팀이 최근 미국 과학전문지 사이언스에 “CERN의 실험 결과가 위성항법장치(GPS)와 메인 컴퓨터 간의 연결에 문제가 있는 상태에서 도출된 것이며, 재검토가 필요하다.”는 글을 올리면서 또 한 차례 파장이 일고 있다. 결과적으로 빛보다 빠른 물질은 ‘아직’ 없다고 인정했으며, 이는 아인슈타인의 이론이 여전히 틀리지 않았다는 근거로 해석되기 때문이다. CERN은 지난 해 프랑스와 스위스 국경지대에 있는 실험실에서 732㎞ 떨어진 이탈리아의 실험실로 중성미립자를 발사했으며, 이 중성미립자가 빛보다 60나노초(0.00000006초) 빨리 도착했다고 밝힌 바 있다. 일명 ‘오페라 프로젝트’라는 이 실험으로 100년이 넘게 지속돼 온 물리학의 근간을 뒤흔드는 결과가 나타나자 물리학계는 동요를 감추지 못했다. 일반인들은 빛의 속도를 넘어서 시간여행이 가능한 타임머신이 실제로 등장하는 것이 아니냐는 기대를 품기도 했다. 이 실험에는 중성미립자의 이동시간을 측정하는 GPS수신기가 사용됐는데, 연구팀은 이 수신기의 광섬유 케이블과 컴퓨터의 연결선에 문제가 있었던 것으로 밝혀졌다고 설명했다. 한편 CERN측은 MSNBC와 한 인터뷰에서 “실험과 관련된 조사가 진행 중이지만 아직 확인단계일 뿐”이라면서 말을 아끼고 있다. 송혜민기자 huimin0217@seoul.co.kr

지난해 9월 ‘빛보다 빠른’ 중성미자(뉴트리노)의 운동이 관측됐다는 유럽입자물리연구소(CERN) 발표가 관측장비의 케이블 결함 때문이었을 가능성이 제기됐다. CERN 측은 이 같은 가능성을 시인, 23일(현지시간) 이에 관한 성명을 발표할 예정이라고 로이터와 MSNBC 등이 22일 보도했다. 지난해 CERN의 발표는 기존의 아인슈타인의 상대성 이론을 뒤집는 것이어서 지구촌을 빛보다 빠르게 강타하며 물리학계에 충격을 줬다. 빛보다 빠른 입자의 운동을 관측한 OPERA 연구팀은 장비에서 두 가지 결함 가능성을 발견했다. 하나는 GPS 타임스탬프(time stamp)를 실험장비의 주 시계로 보내는 광섬유 연결장치가 정확하게 작동하지 않아 기록된 시간이 실제보다 짧았을 가능성이고, 또 하나는 GPS 동기화(同期化)를 위해 타임스탬프를 생성시키는 데 사용된 오실레이터(발진기)에 문제가 있어 실제보다 더 길게 나타났을 가능성이다. OPERA 팀은 지난해 프랑스-스위스 국경 지대에 있는 CERN 입자물리학 실험실에서 732㎞ 떨어진 이탈리아 그란사소 국립실험실까지 땅 속으로 중성미자를 보내는 실험에서 중성미자가 빛보다 60나노초(0.00000006초) 빠른 것으로 나타났다고 발표했다. 이기철기자 chuli@seoul.co.kr

한국·미국·유럽연합(EU) 등 7개국이 석유와 원자력을 대체하는 미래 에너지를 개발하기 위해 추진해 온 국제핵융합실험로(ITER) 공동개발사업이 벽에 부딪혔다. 건설비가 7조원에서 11조원으로 늘어나 참가국들의 부담이 가중된 상황에서 미국이 예산 확보에 실패했다. 이에 따라 사업 일정에 차질이 불가피해졌다. 교육과학기술부 고위관계자는 16일 “존 홀드런 백악관 과학기술정책실장이 지난주 이주호 장관에게 전화, 미국의 ITER 사업 예산에 문제가 생겼다고 알려왔다.”면서 “전액 삭감인지, 일부 삭감인지는 알 수 없다.”고 밝혔다. 지난 1988년 시작된 ITER 사업은 태양에너지의 발생 원리인 핵융합 반응을 통해 전기를 생산하는 핵융합 발전의 실증 작업이다. 일본·러시아·중국·인도 등도 참여하고 있다. EU가 전체 사업비의 45.46%를, 나머지 국가들이 9.09%를 분담할 계획이었다. 프랑스 카다라슈에 ITER를 짓는 1단계 건설사업에만 11조원, 이후 2042년까지 운영·감쇄·해체에 10조원 이상이 투입될 예정이다. 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)를 뛰어넘는 최대의 과학 프로젝트다. 그러나 ITER는 각국의 예산확보와 비준, 기술개발 지체 등으로 논란을 빚어왔던 터다. 당초 2015년 완공도 2019년으로 미뤄진 상태다. 국제협약과 비준으로 진행되는 사업인 만큼 미국의 예산 확보 실패가 곧바로 사업 중지나 무산을 의미하는 것은 아니다. 정기정 ITER한국사업단장은 “6월 ITER 이사회에서 논의가 이뤄질 것”이라면서 “다른 국가의 만장일치 동의가 없으면 미국의 분담금 축소는 불가능하다.”고 강조했다. 이어 “최악의 경우 참여를 중단해도 약속한 분담금은 다 내야 한다.”고 말했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

“기초과학연구원에 설치될 가속기를 두고 많은 말이 나오고 있다는 것을 알고 있습니다. 하지만 가속기에 대한 개념이나 포지셔닝은 잘된 것으로 보입니다. 현시점에서 노벨상을 받을 과학자를 키우겠다는 가장 핵심적인 목표에도 적합합니다. 다만 운용할 인력에 대해서는 더 많은 고민이 필요합니다.” 주경선(49) 미국 코네티컷주립대 물리학과 교수는 12일(현지시간) 보스턴에서 가진 인터뷰에서 한국형 중이온가속기 ‘KoRIA’의 가능성을 높이 평가했다. 서울대 물리학과를 졸업하고 매사추세츠공과대(MIT)에서 물리학 박사학위를 받은 주 교수는 미 국립 토머스제퍼슨 가속기단에서 연구했고, 현재 미국립과학재단(NSF) 핵물리학 프로그램 책임자를 맡고 있다. 국제과학비즈니스벨트의 최초 구상 단계에서부터 핵심시설로 거론돼 온 KoRIA는 2017년까지 4560억원이 투입돼 대전 신동지구에 설치될 예정이다. 주 교수는 KoRIA를 골프의 ‘7번 아이언’에 비유했다. 그는 “현재 전 세계적으로 화제를 모으고 있는 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)나 미 페르미연구소의 테바트론 같은 경우는 드라이버에 해당한다.”면서 “이들은 우주의 탄생을 살피기 위해 입자 단위의 극미세 영역에 초점을 맞춰 설계한 것이다.”라고 설명했다. 이어 “이 때문에 별처럼 우주 탄생 이후에 이뤄졌고, 좀 더 거시적인 영역의 문제들에 대해서는 오히려 적절한 연구 수단이 부족한 상황”이라며 “KoRIA는 핵이나 원자처럼 비교적 포괄적으로 물질을 바라볼 수 있는 기회를 제공하게 될 것으로 본다.”고 강조했다. 현재 LHC 등 초거대 가속기가 탐구하는 영역은 이미 이론적으로 주장한 사람들이 있고 이를 검증하는 수준인 만큼 이 영역에 한국이 뛰어드는 것은 큰 의미가 없다는 것이다. 대신 KoRIA가 타깃으로 삼은 연구 영역은 상대적으로 소외돼 온 부분이어서 새로운 발견의 여지가 많다고 주 교수는 설명했다. 주 교수는 “새롭고 혁신적인 발견이 노벨상을 받을 수 있는 기준이라면 최소한 한국의 물리학에서는 KoRIA보다 나은 수단을 찾기 힘들다.”고 잘라 말했다. 향후 중점을 둬야 할 과제로는 가속기를 운용할 전문 인력 확보를 꼽았다. 수백명에 달하는 고도로 숙련된 전문 인력이 있어야 가속기를 통한 원활한 실험이 가능하기 때문이다. 주 교수는 “전 세계적으로 어떤 가속기든 한번 사용하기 위해서는 오랜 시간을 기다려야 하는 상황을 적극적으로 활용해 해외 우수 인력을 유치하고 KoRIA를 홍보해야 한다.”고 조언했다. 보스턴 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

기초적인 원리는 더 이상 연구할 것이 없다며 ‘죽은 학문’으로 취급받던 물리학이 새로운 혁명기에 접어들고 있다. 현대물리학의 절대 진리인 알베르트 아인슈타인(1879~1955)의 ‘특수상대성이론’과 베르너 하이젠베르크(1901~1976)의 ‘불확정성 원리’가 동시에 의심받고 있다. 천재들의 머릿속에서 만들어진 이론이 ‘실험실의 기계’를 앞세운 학자들에게 도전받는 형국이다. 두 이론의 오류가 사실이라면 20세기 이후 생성된 대부분의 물리학 이론과 가설은 정도에 상관없이 원초적으로 오류를 가질 수밖에 없다. ●獨·日 연구진 “양자역학의 뿌리 결함 발견” 과학저널 ‘네이처 피직스’ 최신호는 오스트리아 빈 공업대와 일본 나고야대 공동연구진의 연구결과를 실었다. 특정 조건에서 입자들의 위치와 속도를 불확정성 원리의 오차범위 이내로 측정해냈다는 연구 내용은 물리학계에 엄청난 파장을 일으켰다. 1927년 하이젠베르크가 발표한 불확정성 원리는 아이작 뉴턴으로 대표되는 고전물리학이 미시적인 세계에서는 맞지 않는다는 점을 담고 있다. 언제 어느 상황에나 동일한 ‘계산과 결과’가 가능하다고 여겼던 과학계의 고정관념이 눈에 보이지 않는 세계에서는 적용되지 않는다는 논리다. 이 이론은 물질이 한 상태가 아니라 여러 상태로 동시에 존재할 수 있다는 ‘양자역학’의 핵심 원리가 됐다. 김재완 고등과학원 교수는 “이전에는 항상 결론이 하나였다면 조건에 따라 결과를 다르게 해석할 수 있다는 것”이라며 “개념의 확장이자 기존 한계를 뛰어넘었다는 의미”라고 설명했다. 불확정성 원리는 화학·화학공학·재료공학·나노과학 등에서도 핵심 이론이다. ●CERN “빛보다 빠른 물질 존재… 바로 중성미자” 지구나 우주와 같은 거시세계를 지배해온 아인슈타인의 특수상대성이론 역시 불확정성 원리와 같은 처지다. 유럽입자물리연구소(CERN) 과학자들은 지난해 9월 “소립자인 중성미자의 속도가 빛보다 빠르다는 측정결과를 얻었다.”고 발표했다. “빛보다 빠른 물질이 없다.”는 특수상대성이론이 틀렸다는 것이다. 현대물리학은 아인슈타인의 주장이 옳다고 전제한 뒤 쓰여졌다. 이 때문에 세계 각국에서는 CERN의 실험에 대한 검증이 한창이다. 물리학자들은 아직까지 두 이론의 오류를 인정하지 않는 분위기다. 양쪽 연구팀 모두 실험을 통해 결과를 내놓은 만큼 실험오류 가능성이 높다는 주장이다. 김정욱 고등과학원 초대 원장은 “CERN의 연구결과는 이전에 비슷한 종류의 실험과 결과가 다른 것”이라며 “대부분의 물리학자들이 100% 신뢰할 수 없다고 보고 있다.”고 밝혔다. ●“사실이라면 지동설에 비견될 만한 혁명” 그러나 두 이론의 오류가 사실로 드러날 경우 물리학의 지각변동은 불가피하다. 김수봉 서울대 물리천문학부 교수는 “사실이라면 천동설에서 지동설로 패러다임이 전환되는 것과 비견될 만한 사건”이라며 “교과서의 일부분을 고치고 추가하는 문제가 아니라 아예 처음부터 새로 써야 하는 상황이 될 것”이라고 밝혔다. 이어 “사안 자체가 워낙 중요한 문제라 섣불리 나서는 학자는 없지만, 과학은 하나라도 틀리면 틀린 것이라는 점이 중요하다.”고 강조했다. 박건형·윤샘이나기자 kitsch@seoul.co.kr

2011년이 저물고 있다. 전 세계 언론들이 앞다퉈 ‘올해의 사건’, ‘올해의 사진’을 선정해 발표하고 있다. 과학계도 예외가 아니다. 수천년을 이어온 과학의 역사에서 고작 1년은 뚜렷한 변화를 느끼기에 너무나 짧은 시간이지만, 2011년은 여러 가지로 역사에 기록될 만한 일들이 유난히 많았다. 꼭 기억해 둬야 할 ‘2011년 올해의 과학’을 5개의 키워드로 정리했다. 1. 올해의 말 스티븐 호킹 “천국은 동화다” 과학자가 ‘연구’가 아닌 ‘발언’으로 주목받기란 쉬운 일이 아니다. 하지만 가끔은 누구의 말이냐에 따라 엄청난 파장을 몰고 오기도 한다. 자타가 공인하는 최고의 물리학자 스티븐 호킹 케임브리지대 명예교수는 지난 5월 가디언과의 인터뷰에서 인류의 오랜 믿음에 배치되는 발언을 했다. “사후 세계가 우리를 기다리고 있다는 믿음은 죽음을 두려워하는 사람들이 만들어 낸 동화일 뿐”이라고 말이다. 호킹 교수가 ‘무신론’을 주장한 것이 처음은 아니다. 이미 지난해 저서 ‘위대한 설계’에서 “신이 우주를 창조하지 않았다.”고 강조한 바 있다. 그러나 올해는 강도가 훨씬 높아졌다. 호킹 교수는 “마지막 순간 뇌가 깜빡거림을 멈추고 나면, 그 이후엔 아무것도 없다.”면서 “뇌는 부속품이 고장나면 멈추는 컴퓨터이며, 고장난 컴퓨터를 위해 마련된 천국이나 사후세계는 없다.”고 말했다. 그렇다면 우리는 어디에서 왔을까. 호킹 교수는 ‘과학’이라고 선언했다. “과학은 우주가 무에서 창조됐다는 것을 설명하며, 우주는 과학에 의해 지배받는다.”는 것이 인생의 황혼에 접어든 노과학자의 결론이다. 2. 올해의 사건 후쿠시마 방사능 유출 공포 3월 동일본 대지진이 쓰나미로 이어졌을 때 모두들 범람하는 바다와 쓸려가는 집에만 관심을 가졌다. 하지만 곧이어 실체를 드러내기 시작한 후쿠시마 원자력발전소 사고는 자연과 과학이 합작한 최악의 사고로 역사에 기록될 전망이다. 지진으로 인한 발전소 설비의 손실과 비상 전원의 단절은 냉각시스템을 마비시켰고, 이는 노심 융해와 방사능 유출의 직접적인 원인이 됐다. 원전 주변 20㎞는 죽음의 땅으로 변했고, 일본 전역은 아직까지 방사능 유출의 공포에서 자유롭지 못하다. 대기로 누출된 방사성물질의 양은 37경 베크렐 이상으로 추산되며, 이는 원전 사고 최고등급인 7등급에 해당한다. 사고 당시와 이후 수습과정을 통틀어 최소한 840명의 원전 관계자들이 공식적으로 실종 상태다. 3. 올해의 실험 아직끝나지 않은 ‘힉스 찾기’ 11월 말부터 12월 중순까지 주요 언론과 소셜네트워크서비스(SNS)는 ‘힉스’로 뜨겁게 달아올랐다. 우주 탄생의 기원을 찾겠다는 과학자들의 오랜 꿈이 마침내 모습을 드러낼 것이라는 기대감은 꼬리에 꼬리를 물고 확산됐다. 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)에 투입된 예산은 100억 달러. ‘인류 역사상 최대의 과학실험’이라는 호칭에 걸맞은 관심이었다. CERN은 지난 13일 공개세미나와 공식 기자회견을 열고 모두의 궁금증에 답했다. 하지만 기대와는 달리 우주를 구성하고 있는 입자들에 ‘질량’을 부여한 ‘신의 입자’ 힉스는 결국 모습을 드러내지 않았다. 다만 ‘가능성’이라는 말이 그 자리를 채웠다. CERN은 125기가전자볼트(Gev) 영역에서 힉스 입자가 존재한다는 결과가 일부 나왔지만 확신까지는 좀 더 많은 데이터가 필요하다고 밝혔다. 현재 확률은 99.5~99.7% 수준. CERN는 내년 실험이 진행되면 가능성이 99.99994%까지 높아질 것으로 예상하고 있다. 4. 올해의 논란 아인슈타인의 진리는 틀렸나 과학사에 2011년이 기록된다면, ‘물리학의 신’으로 추앙받는 아인슈타인에 대한 도전의 원년으로 쓰여질 가능성이 높다. CERN은 지난 9월 “빛보다 빠른 소립자, ‘중성미자’를 측정하는 데 성공했다.”고 발표했다. “그럴 수도 있지.”라고 생각한다면 당신은 물리학의 기본을 모르는 것이 확실하다. 1905년 알베르트 아인슈타인이 특수상대성이론을 발표한 이후, 빛보다 빠른 물질이 존재하지 않는다는 것은 절대적인 진리로 받아들여졌다. 이는 우주의 모양이 지금까지의 생각과는 달라질 수 있다는 것을 의미한다. OPERA로 불리는 실험에서 물리학자들은 CERN의 입자가속기에서 나온 중성미자의 빔을 땅속을 통해 730㎞ 떨어진 그란사소 실험실로 쏘는 작업을 1만 6000번 반복했다. 그 결과 중성미자가 빛보다 60나노초 빠르다는 사실을 확인했다는 것이다. 실험 당사자들조차 믿지 못한 결과에 대한 논란은 진행형이다. CERN은 물론 미 페르미연구소도 검증 실험을 진행 중이다. 5. 올해의 해프닝 영전에 바친 노벨상 매년 10월이면 전 세계인의 주목을 끄는 스웨덴 노벨위원회 구성원들은 아마 올해 과학계에서 가장 당혹스러운 경험을 한 사람들로 뽑혀도 불만이 없을 것 같다. 노벨위원회는 올해 생리의학상 공동 수상자로 랠프 스타인먼 미 록펠러대 교수를 선정했다. 하지만 불과 몇 시간 후 록펠러대는 스타인먼 교수가 췌장암으로 며칠 전에 숨졌다는 사실을 발표했다. 1974년 노벨위원회는 이전까지 관례적으로만 내려오던 ‘생존 인물만 수상자로 뽑는다.’는 규정을 공식화했다. 스스로 정한 규정을 어긴 셈이다. 결국 위원회는 “그가 수상의 기쁨을 누리지 못해 애석할 뿐, 선택을 바꾸지 않겠다.”고 발표했다. 위원회는 올해 유독 갈팡질팡했다. 올해 물리학상을 공동수상한 솔 펄머터 캘리포니아버클리대 교수는 수상소식을 스웨덴의 기자에게 전해들었다. 두 사건 모두 업적을 평가하는 데 지나치게 골몰한 때문인지, 수상자들에 대한 기본적인 예의조차 지키지 않은 노벨위원회의 거만이 만들어 낸 해프닝으로 한동안 회자될 전망이다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

인류가 137억년 전 우주탄생의 신비에 99.9%까지 다가섰다. 늦어도 내년 여름에는 결말을 보게 된다. 유럽입자물리연구소(CERN)는 13일(현지시간) 스위스 제네바에서 공개세미나를 갖고 “거대강입자가속기(LHC)에서 양성자 충돌실험을 반복한 결과 힉스 입자(Higgs boson)로 추정되는 흔적을 발견했다.”고 밝혔다. 롤프 디터 호이어 CERN 소장은 “그러나 아직 힉스 입자의 존재 여부를 확실하게 얘기할 수는 없으며, 추가실험을 통해 입증할 수 있을 것”이라고 강조했다. 이날 발표는 LHC에 설치된 4대의 검출기 중 2개인 CMS와 ATLAS를 연구하는 두 팀의 연구성과가 각각 발표된 후 이를 종합하는 방식으로 진행됐다. CMS팀은 128Gev(기가전자볼트) 대역에서 힉스 입자가 존재할 확률을 2~3시그마(95~99.7%), ATLAS팀은 126Gev 대역에서 2.3시그마(96%)로 추정했다. 하지만 이 같은 확률은 과학적 발견으로 인정받기에는 미흡하다. CERN은 목표 확률을 5시그마(99.99994%)로 잡고 있으며, 170만번에 한 번 정도 틀리는 수준이다. 로이터는 “과학적 발견은 수백만 개의 사과가 예외없이 모두 아래로 떨어지는 것을 보고 나서야 중력이 있다고 주장할 수 있는 수준”이라며 “그중 하나라도 땅으로 떨어지지 않거나 보지 못했다면, 과학적 발견이 될 수 없다.”고 설명했다. 나머지 0.3~5% 포인트를 채우기 위한 실험에서 지금까지의 결과를 모두 부정하는 내용이 나올 수도 있다는 의미다. 다만 원리가 다른 CMS와 ATLAS에서 비슷한 수치와 결과가 나왔다는 점에서 힉스 입자의 존재를 입증하는 것은 시간문제라는 시각이 지배적이다. CERN은 “내년 여름 무렵에는 존재 여부가 확실하게 밝혀질 것”이라고 설명했다. 물리학자들은 ‘힉스 입자의 발견은 최소한 지난 100년간 최대의 과학적 성과가 될 것’이라고 입을 모은다. 힉스 입자는 137억년 전 빅뱅 직후 1000만분의1초 동안만 존재했으며, 힉스 입자 연구는 곧 우주 탄생 직후 ‘찰나’의 순간에 무슨 일이 있었는지를 연구하는 것과 같다. 특히 힉스 입자는 우주 만물을 구성하는 입자들에 각기 다른 질량과 역할을 부여한 것으로 추정된다. 그래서 ‘신의 입자’ ‘창조의 천사’ ‘우주를 만든 벽돌’이라는 별칭을 갖고 있다. 힉스 입자가 발견되면 우주 만물의 분류표인 ‘표준모형’이 옳다는 점이 입증된다. 나아가 힉스에 대한 연구가 진행되면 이론적으로는 물질 창조나 변환에 접근할 수도 있다. ‘신이 우주를 창조했다.’는 설명 대신 우주 창조를 과학으로만 설명할 가능성도 높아진다. 이 때문에 LHC에만 100억 달러가 넘는 천문학적인 돈이 투자됐다. 하지만 힉스 입자가 존재하지 않는다면 과학자들은 물리학 교과서를 처음부터 다시 써야 한다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

‘신의 입자’로 불리는 힉스 입자(Higgs boson)의 존재 여부가 전 세계 과학계의 초미의 관심사로 떠오른 가운데 힉스 입자를 명명한 한국인 이론물리학자 고 이휘소(1935~77) 박사가 새삼 주목받고 있다. 현대물리학의 근간인 표준모형에 미친 그의 연구 업적을 감안할 때 이 박사가 생존해 있었다면 노벨 물리학상 수상이 당연하다는 아쉬움도 남는다. 13일 물리학계에 따르면 이 박사는 1967년 미국에서 열린 한 학회에서 피터 힉스 에든버러대 물리학과 교수를 만났다. 힉스 교수는 1964년 ‘모든 입자들에 질량을 부여하는 무거운 입자가 있었다.’는 이론을 발표했지만 너무 획기적인 이론이었던 데다 학계에서 명성이 높지 않아 큰 주목을 받지 못하고 있었다. 이 박사는 1972년 미 국립가속기연구소(페르미연구소) 연구부장 시절 국제 고에너지 물리학 국제 콘퍼런스 행사장에서 발표한 논문을 통해 “자연계가 질량을 갖게 한 근본적인 입자가 있으며, 그 질량은 양성자의 110배에 이른다.”는 추정치까지 내놓았다. 당시 논문에서 이 박사는 이 미지의 입자를 ‘힉스 입자’라고 칭했고, 이후 모든 물리학자들이 같은 표현을 사용하기 시작했다. 이는 이 박사가 국제적으로 갖고 있던 명성과 영향력 때문이라는 것이 정설이다. 과학저널 네이처는 지난해 “당시 적어도 5~6명의 이론물리학자들이 힉스에 앞서 같은 이론을 내놓았지만, 이휘소 박사의 발표가 명명에 결정적인 영향을 미쳤다.”고 전했다. 당시 이 박사는 현대 물리학에서 사용되는 ‘표준모형’의 초기 모델인 ‘게이지 이론’을 완성했고, 모델의 주요 구성요소인 참(Charm) 쿼크의 존재를 예측하며 전 세계 최고의 이론물리학자로 이름을 날리고 있었다. 42세에 세상을 떠나기까지 이 박사는 무려 140여편을 논문을 발표했고, 이들 논문은 1만회 이상 인용됐다. 이 박사의 연구들은 추후 실험물리학을 통해 잇따라 검증되며 노벨상의 보고로 인정받고 있다. 글래쇼·와인버그·살람은 1979년, 트후프트·벨트만은 1999년, 그로쓰·월첵·폴리터는 2004년 각각 노벨물리학상을 수상했다. 생존해있는 피터 힉스 역시 유럽입자물리연구소(CERN)가 힉스 입자 존재 입증에 성공할 경우 노벨물리학상 수상이 확실시 된다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

“과연 유럽입자물리연구소(CERN)는 무슨 얘기를 하려는 걸까.” 1964년 이후 전 세계 물리학계의 가장 큰 화두로 꼽혀 온 ‘힉스 입자가 발견됐다.’는 소문이 점차 사실로 굳어지고 있다.<서울신문 12월 7일자 11면> 학계는 물론 BBC, 파이낸셜타임스, 가디언 등 유력 외신들이 앞다퉈 관련 소식을 전하며 관심을 쏟아내자 CERN은 13일(현지시간) 공개세미나 이후 이례적으로 기자회견을 갖기로 했다. 롤프 디터 호이어 CERN 소장은 수백명에 이르는 거대강입자가속기(LHC) 실험 참가자들에게 이메일을 보내 “13일 이전에는 실험 결과와 관련된 내용을 발설하지 말라.”고 당부했다. 미국의 과학전문 사이언티픽 아메리칸 등 외신과 실험 참가자들의 발언을 종합해 과연 이날 CERN이 어떤 내용을 발표할지 추측해 봤다. 실험에 참가한 과학자들과 CERN 관계자들의 발언에는 공통점이 있다. “이날 힉스 입자 여부를 단정하는 내용은 발표되지 않는다.”는 것이다. 호이어 소장은 이미 여러 차례 “올해 힉스 입자와 관련된 확실한 발표는 없을 것”이라고 강조해 왔다. 하지만 CERN이 이전과 다른 결과를 받아든 것은 분명해 보인다. 미 페르미연구소 연구원이자 LHC의 검출기인 CMS 프로젝트 멤버 조 린킨 박사는 사이언티픽 아메리칸과의 인터뷰에서 “이날은 아주 흥미진진한 회의가 진행될 것”이라며 “우리는 사상 처음으로 충분히 논쟁할 만한 가치가 있는 데이터를 손에 넣었다.”고 밝혔다. 지금까지 힉스 입자와 관련된 연구들은 모두 ‘신뢰도 부족’ 판정을 받았다. 과거 실험들이 오류 범위 내에 있는 결과들이었다면 CERN이 이날 공개할 데이터는 오류 범위에 아주 근접했거나 넘어섰다는 의미로 읽힌다. 과학저널 네이처에 따르면 LHC가 최근 진행한 350조번의 양성자 충돌 실험 중에서 힉스 입자의 흔적으로 여겨지는 신호는 최소한 10번가량 나타난 것으로 알려지고 있다. LHC의 다른 검출기인 ATLAS 관계자들도 비슷한 발언을 하고 있다. ATLAS 핵심 관계자는 라이브사이언스닷컴에 “이날 우리는 처음으로 힉스 입자의 흔적과 마주하게 될 것”이라고 전했다. 물리학계에서는 이날 세미나에서 CERN이 힉스 입자의 ‘존재 선언’은 하지 않아도 ‘충분한 근거’를 댈 가능성이 높다고 보고 있다. 린킨 박사는 “우리는 이미 현재 3시그마 수준의 데이터를 신뢰할 수 있는 5시그마까지 올리는 운영법도 알고 있다.”고 전했다. CERN은 이미 힉스 이후를 준비하고 있다. 힉스 입자 발견이라는 1차적인 목표를 달성하면, 현재 발견된 물질들의 짝을 이루는 것으로 추정되지만 아직까지 검출되지 않은 ‘초대칭 입자’를 추적한다는 계획이다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr [용어 클릭] ●힉스 입자 우주 생성 직후 나타났다 사라진 것으로 추정되는 물질이다. 모든 물질을 이루는 입자들의 질량과 성질을 규명하는 단초여서 ‘신의 입자’로 불리나 현대물리학의 근간인 표준모형 중 유일하게 아직 발견되지 않았다. ‘힉스 입자’는 1964년 개념을 주창한 피터 힉스 에든버러대 교수의 이름에서 따왔다.

“드디어 ‘힉스’를 찾았다.” 세계 물리학계가 흥분의 도가니에 빠졌다. 유럽입자물리연구소(CERN)가 ‘신의 입자’로 불리는 힉스 입자를 발견하는 데 성공했다는 소문이 빠르게 퍼지고 있다. CERN이 곧 개최할 내부 회의와 공개 세미나에 전 세계 과학계가 주목하고 있다. 6일 과학계에 따르면 지난달 말부터 국내외 물리학자들 사이에서 “CERN의 거대강입자가속기(LHC)가 기존에 없던 새로운 징후를 밝혀냈으며, 힉스 입자가 확실하다.”는 소식이 전해지고 있다. 힉스 입자는 138억년 전 우주 탄생 직후 모든 물질을 구성하는 6쌍의 구성 입자와 힘을 전달하는 4개 매개 입자들에 질량과 성질을 부여한 뒤 사라진 것으로 추정돼 ‘신의 입자’로 불린다. 현대 물리학의 토대인 ‘표준모형’에서 유일하게 발견되지 않은 입자이기도 하다. 유럽 과학자들은 2008년 50억 달러를 들여 LHC를 건설하고 힉스 입자를 찾기 위한 실험을 진행했다. 올해 LHC 실험은 지난 10월 말 이미 종료됐다. 이 때문에 내년 이후에나 힉스 입자의 존재 유무가 밝혀질 것으로 예상됐다. 그러나 실험 자료를 정리하던 과학자들이 LHC 검출기인 ATLAS와 CMS 두 곳에서 기존에 알려지지 않은 현상을 뒤늦게 발견한 것으로 나타났다. 김승환 포스텍 물리학과 교수는 “LHC를 비롯한 전 세계 가속기들이 이미 힉스 입자가 있을 것으로 추정되는 대부분의 에너지 영역대를 탐색했지만 허사였다.”면서 “그러나 마지막 남은 에너지 영역인 125Gev(전자볼트) 대역에서 동시에 두 곳의 검출기에 이상 신호가 포착된 것”이라고 설명했다. 과학저널 네이처에 따르면 CERN이 현재 확보한 자료는 힉스 입자 검출을 완벽하게 입증하지는 못한 것으로 분석된다. 네이처는 “힉스 입자를 발견했다는 절대적인 증거가 되기 위해서는 통계오류가 100만분의1(5시그마) 이하여야 하는데 ATLAS는 3.5시그마, CMS는 2.5시그마”라며 “그러나 실험 결과가 충분히 쌓이지 않았을 뿐 125Gev에 무언가 있는 것은 분명하다.”고 전했다. 물리학계는 7일(현지시간) CERN 내부 회의와 13일 공개 세미나가 예정돼 있다는 점에서 힉스 입자와 관련된 소식이 공식 발표될 것으로 기대하고 있다. 그러나 일각에서는 아직까지 자료가 충분치 않은 만큼 CERN이 더 확실한 증거를 찾은 뒤로 발표를 미룰 것이라는 전망도 나온다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr 1) 데이트 강간을 위한 ‘악마의 술잔’　한모금에 블랙아웃…24시간내 검사 못하면 미제사건 2) 죽음의 性도착증 ‘자기 색정사’　혼절직전의 성적 쾌감 탐닉…‘질식에 중독되다’ 3) 친구와 함께 차안에서 아내에 몹쓸짓 한 남편 …사고로 위장한 최악의 선택 4) 살해당한 아내의 눈속에 담긴 죽음의 비밀…　흔해서 더 잔인한 위장 살인의 실체는 5) 강간 후 살해된 여성, 그리고 부검의 반전　죽을 때까지 여성이고 싶었던 여성의 사연 6) 천안 母女살인범, 현장에서 대변만 보지 않았더라도…　‘미세증거물’ 속에 숨은 사건의 진상 7) 정자가 수상한 정액…씨없는 발바리’ 과학수사 얕봤다가　정관수술까지 한 연쇄 성폭행범 8) 변태성욕 30대 살인마의 아주 특별한 핏자국　혈흔속 性염색체의 오묘한 비밀 9) “그날 조폭은 왜 하필 남진의 허벅지를 찔렀나?”…　칼잡이는 당신의 ‘치명적 급소’를 노린다 10) 소변 참으며 물 마시던 20대女, 갑자기 몸을 뒤틀며…　생명을 앗아가는 ‘죽음의 물’ 11) 자살한 40대 노래방 여주인, 살인범은 알고 있었다　생활반응이 알려준 사건의 진실 12) 불탄 시신의 마지막 호흡이 범인을 지목하다　화재사망 속 숨어있는 타살흔적 증거는 13) 車 운전석에서 질식해 숨진 그녀의 주먹쥔 양팔 14) 백골로 발견된 미모의 20대女, 성형수술만 안 했어도…　가련한 여성의 한 풀어준 그것 15) 무참히 살해된 20대女…6년만에 살인범 잡고보니…　274만개의 눈이 잡은 연쇄살인범의 정체 16) 이태원 옷집 주인 살인사건…20대 여성이 지목한 범인은?　찢어진 장부의 증언 17) 물속에서 떠오른 그녀의 흰손…토막살인범 잡고보니　바다에서 건진 시신 신원찾기 18) 헤어드라이어로 조강지처 살해한 50대의 계략…　몸에 남은 ‘전류반’은 못 숨겼네 19) 자살이라 보기엔 너무 폭력적인 죽음…왜?　가해자·피해자는 하나였다 20) 아파트 침대 밑 女 시신 2구…잔인한 ‘진실게임’ 결과는?　누명 벗겨준 거짓말 탐지기 21) 자다가 갑자기 세상을 뜨는 젊은 남자들…누구의 저주인가?　청장년 급사증후군의 비밀 22) 70% 부패한 시신 유일한 증거는 ‘어금니’　억울한 죽음 단서 된 치아 23) 살인현장에 남은 별무늬 운동화 자국의 비밀　60대 노인의 치밀한 트릭 24) 택시 안에서 숨진 20대 직장女 살인범은 과연…　돈 버리고 납치한 이상한 택시 강도 25) 그녀가 남긴 담배꽁초 감식결과 놀라운 사실이　살인 현장에 남은 립스틱의 반전 26) 목졸리고 훼손된 60대 시신… 그것은 범인의 속임수였다　‘파란 옷’ 입었던 살인마 27) 40대 여인 유일 목격자 경비 최면 걸자　법최면이 일러준 범인의 얼굴 28) 소리없이 사라진 30대 새댁, 알고보니 들짐승이…　부러진 다리뼈가 범인을 지목하다 29) 살인자가 남기고 간 화장품 향기, 그것은 ‘트릭’이었다　강릉 40대女 살인사건의 전말 30) 동거女 잔혹하게 살해한 30대, 시신이 물속에서 떠오르자…　살인후 물속으로 던진 사건 그후 31) 최악의 女연쇄살인범 김선자, 5명 독살과 비참한 최후　청산염으로 가족, 친구 무차별 살해 32) 살해된 20대女의 수표에 ‘검은 악마’의 정체가 담기다 완전범죄를 꿈꾸던 엽기 살인마 33) 억울한 10대 소녀의 죽음…두줄 상처의 비밀 추락에 의한 자살? 몸을 통해 타살 증언하다

천재 과학자 앨버트 아인슈타인(1879~1955)이 1905년 발표한 특수상대성 이론을 반박하는 실험이 또 한 번 성공해 학계에 충격을 주고 있다. 스위스 유럽입자물리연구소(CERN)는 지난 9월에 이어 최근 또 한번 빛보다 빠른 이원자입자의 속도를 측정하는데 성공했다고 발표했다. 이는 최초 실험 성공당시, 오류가 많은데다 우연일 가능성이 있다고 주장한 일부 과학자들의 주장을 뒤엎을 수 있을 것으로 기대되고 있다. CERN 연구팀은 입자가속기(Large Hardon Collider)에서 두 개의 양자를 충돌시킨 뒤, 450마일 떨어진 이탈리아 알프스의 실험실로 중성미립자를 발사하는 방식으로 속도를 측정한 결과, 60나노초(10억분의 1초)의 빛의 속력 장벽이 깨졌다. 이는 지난 9월 1차 실험 결과와 동일하며, 2차 실험에서는 총 20차례 같은 실험을 되풀이 한 결과 역시 빛의 속력을 깨는데 성공했다. 아인슈타인의 특수성이론에 따르면, 어떤 물질이 질량이 없는 빛의 속력을 따라잡기 위해서는 그에 상응하는 엄청난 에너지를 가져야 하며, 에너지를 가진 물질은 빛의 속력에 다다를 수 없기 때문에 빛보다 빠른 물질은 없다는 내용을 골자로 한다. 때문에 빛의 속도를 깨는 것은 공상과학소설에나 가능한 이론이라고 주장하던 학자들도 재실험 결과에 놀라움을 표하는 한편, 일부에서는 여전히 이를 신뢰하지 못하겠다며 팽팽하게 맞서고 있다. 영국 서리 대학교의 짐 알 칼리리 박사는 “이 실험결과는 여전히 오류의 가능성이 있다.”며 강하게 반발하고 나섰다. 한편 CERN의 실험이 성공한 것을 계기로 미국과 일본 등 각국에서도 내년에 이와 동일한 실험을 실시할 예정인 것으로 알려졌다. 송혜민기자 huimin0217@seoul.co.kr

첨단기기의 기준은 어디에 있을까. 기능의 차이를 부각시키기 쉽지 않은 오늘날, 이 같은 질문에 대한 답은 비교적 간단하다. 누가 더 얇게, 누가 더 작게 만들어 내느냐이다. ‘가장 얇은’ ‘가장 작은’이라는 수식어는 곧 휴대전화, TV, 노트북 컴퓨터의 경쟁력이다. 그러나 이 같은 소형화, 슬림화와는 전혀 거리가 먼 분야가 있다. 바로 거대과학이다. 독특하고 기발한 글로 인기가 높은 크랙드닷컴은 5일(현지시간) ‘과학이 만들어 낸 다섯 가지 거대한 구조물’을 선정, 발표했다. 다섯 가지 구조물의 면면을 살펴보면 마치 공상과학(SF) 영화 속 우주전함이나 거대 요새를 연상케 한다. 1. 힉스를 찾아라-LHC 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)가 유명해진 것은 ‘지구 멸망 실험’이라는 풍문 때문이었다. “약 138억년 전 빅뱅 직후의 모습을 재현한다.”는 LHC의 실험목표가 오해를 거듭한 결과였고, 세계 각국에서 반대시위까지 벌어졌다. 공식적으로 LHC는 인류가 만들어 낸 가장 큰 기계다. 스위스와 프랑스 국경 사이 지하 100m 속에 지어진 LHC의 둘레는 27㎞에 이른다. 1994년 시작된 LHC 건설에 투입된 돈만 해도 50억 달러가 넘고, 기계를 돌리고 연구하기 위해 80개국, 1만여명의 과학자들이 일하고 있다. LHC에서 이뤄지는 실험 자체는 비교적 간단하다. 두 개의 입자 빔을 양쪽으로 쏘아 빛의 99.999%의 속도까지 가속시킨 후 양성자가 서로 충돌하게 하는 것이다. 이를 통해 우주 탄생 직후부터 약 3분 뒤까지 어떤 일이 벌어졌는지를 알아낼 수 있다는 것이 과학자들의 구상이다. 특히 가장 관심을 모으는 것은 ‘신의 입자’로 불리는 ‘힉스 입자’의 검출 여부다. 우주탄생 직후 모든 물질의 질량과 성질을 규명하고 사라진 것으로 추정되는 힉스 입자를 찾는다면 인류는 우주의 비밀에 성큼 다가설 수 있다. 그러나 LHC가 가동된 지 3년이 넘게 지난 지금까지 힉스 입자는 모습을 드러내지 않고 있다. 2. 우주 보는 눈-제임스 웹 망원경 1990년 미항공우주국(NASA)이 허블우주망원경을 지구 위에 올려놓자 사람들은 ‘좀 더 깨끗한 우주사진’만을 기대했다. 하지만 그 후 21년 동안 허블망원경은 우주에 대한 고정관념을 바꿔 놓았다. ‘우주를 보는 인류의 눈’이라는 별명에 걸맞은 활약이었다. 그러나 허블망원경은 2014년이면 수명을 다한다. 우주에서 우주를 보는 것이 얼마나 효율적인지를 알게 된 과학자들은 2020년 쏘아올릴 허블의 후계자를 만들기 시작했다. 차세대 우주망원경 ‘제임스 웹’은 허블보다 훨씬 크고 강력하다. 허블이 길이 13m, 직경 14m로 버스 1대 크기인 데 비해 제임스 웹은 길이 22m, 직경 12m로 테니스 코트 크기다. 허블의 관측 능력이 인간의 100억배 수준이라면, 제임스 웹은 반사경의 면적이 10배 이상 커지며 허블의 3.4배 시력을 갖게 됐다. 무엇보다 제임스 웹은 지구에서 무려 150만㎞ 떨어진 궤도에 올려져 우주를 관측하게 된다. 3. 거대과학의 비극 ‘LIGO’ 과학자들은 빅뱅 직후 우주가 팽창하기 시작해 지금도 점점 더 빠른 속도로 넓어지고 있다고 본다. 그렇다면 그 증거는 어떻게 찾을 수 있을까. 질량을 가진 물질들이 서로 멀어지면서 이동하고 있다면 마치 호수에 돌을 던진 것처럼 우주 안에 그 파동이 떠돌고 있지는 않을까. 1916년 알베르트 아인슈타인이 이 같은 가설을 발표한 이후 과학자들은 이 파동에 ‘중력파’라는 이름을 붙이고 실체를 찾기 시작했다. 100년 가까이 실패가 거듭된 후 2002년 미국 워싱턴주에 지어진 중력파 검출 장치 LIGO는 한쪽 관이 4㎞에 이르는 직각 구조물이다. 중앙에서 각 관의 끝에 설치된 거울을 향해 레이저를 반사한 후 다시 한 점에 모이도록 하면 간섭을 일으킨다. 이 간섭의 변화를 측정하면 중력파의 영향을 측정할 수 있다는 것이 당초 과학자들의 구상이었다. 하지만 2008년 LIGO는 공식적으로 중력파 검출에 실패했다고 선언했다. 미약한 중력파를 잡아내기에는 정밀도가 충분치 않았기 때문이다. 4. 남극 아이스큐브 뉴트리노 망원경 4위에는 남극의 ‘아이스큐브 뉴트리노(중성미자) 망원경’, 5위에는 미 캘리포니아 리버모어 국립연구소의 미 국가점화설비(NIF)가 꼽혔다. 남극점에 설치된 아이스큐브 망원경은 얼음에 80여개의 구멍을 2.4㎞ 깊이까지 뚫은 후 검출기를 내려보내는 설비다. 깊은 얼음 속에 묻힌 아이스큐브는 중성미자가 얼음 분자와 부딪치면서 내는 푸른 섬광을 찾는 방식으로 중성미자를 탐색한다. 우리 주위에 수없이 많이 존재하지만 다른 물질과 상호작용을 하지 않는 뉴트리노를 검출하기 위해서는 밀도가 높은 남극의 얼음이 적합하다는 판단에서 비롯된 장치다. 5. 미국 국가점화설비(NIF) 축구장 크기인 NIF는 192개의 독립적인 레이저빔을 갖추고 있다. 이 레이저빔들은 1000분의1초 안에 300m 거리에 있는 손가락만 한 목표물에 동시에 투사돼, 태양 중심부에서 일어나는 것과 같은 핵융합 반응을 일으킬 수 있다. 10억 달러가 넘는 예산이 투입된 NIF는 청정에너지 개발이라는 명분을 내세우고 있지만 실제로는 핵무기와 관련된 군사적 이유도 숨겨져 있다. NIF를 이용하면 지하 핵실험을 하지 않고도, 노후화된 핵무기의 변화와 안전성을 검증할 수 있기 때문이다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

‘신의 입자’로 불리는 힉스 입자가 물리학자들을 ‘양치기 소년’으로 만들고 있다. 유럽입자물리연구소(CERN)가 힉스 입자를 찾기 위해 무려 95억 달러를 투입했지만 좀처럼 결과물을 얻지 못하고 있기 때문이다. 올해의 실험이 공식 종료되면서 ‘인류 역사상 최대의 실험’은 또다시 내년 3월을 기다릴 수밖에 없다. 1일 과학저널 네이처에 따르면 ‘힉스 입자 사냥시즌이 끝나다’라는 기사를 통해 “CERN이 지난달 30일(현지시간) 올해 양성자빔 충돌실험을 중단했다.”고 밝혔다. 스위스 제네바에 있는 CERN은 대형강입자가속기(LHC)를 지난 2008년 처음 가동한 이후 힉스 입자를 발견하기 위해 양성자빔 충돌 실험을 진행해 왔다. 힉스 입자는 우주 탄생을 이끈 대폭발(빅뱅) 직후 현재까지 발견된 물질을 구성하는 6쌍의 구성입자와 힘을 전달하는 4개 매개입자들에 질량과 성질을 부여한 뒤 사라진 것으로 추정돼 ‘신의 입자’라고 일컬어지고 있다. 지름 8㎞, 둘레 27㎞에 이르는 원형 구조물인 LHC는 양쪽으로 양성자 빔을 쏘아 완벽한 조건에서 충돌할 경우 빅뱅 직후 약 3분간의 우주 구성과정을 엿볼 수 있다. 그러나 힉스 입자 발견이 예상보다 늦어지면서 CERN에 예산을 지원한 각국 정부는 물론 학계에서도 비판의 목소리가 커지고 있다. CERN은 당초 힉스 입자 발견이 이르면 2009년 말, 늦어도 3년 후인 2011년까지는 이뤄질 것으로 전망했다. 하지만 힉스 입자를 발견했다는 소식은 없다. 더욱이 건설에만 50억 달러가 들어간 LHC가 잇단 프로그램 오류와 장비 손상을 입으면서 설계 및 시공 부실 의혹마저 제기된 상태다. 특히 ‘힉스 입자 검출’로 예상됐던 몇 차례의 실험 결과도 단순한 착오로 밝혀지면서 LHC로는 힉스 입자를 찾을 수 없다는 비관적인 전망도 나오는 실정이다. 네이처는 “물리학자들은 힉스 입자 사냥을 포기하지 않았다.”면서 “또 힉스 입자가 아주 짧은 시간 동안만 존재하기 때문에 이미 만들어졌더라도 아직까지 충분한 증거를 모으지 못했을 뿐”이라고 전했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

지난달 유럽입자물리연구소(CERN)가 ‘중성미자(뉴트리노)가 빛보다 빠르다.’는 연구결과를 발표한 이후 물리학계에서 논란이 뜨겁다. CERN의 발표가 사실로 입증될 경우 “빛보다 빠른 물질은 없다.”는 알베르트 아인슈타인의 상대성이론을 수정해야 하기 때문이다. 논문 초고 온라인 등록사이트인 ‘아카이브’(ArXiv.org)에는 CERN의 발표 이후 19일까지 80편 이상의 관련 논문이 게재됐다. 아카이브는 수학·물리학 분야의 출판 전 논문을 수집하는 웹사이트로, 전 세계 학자들에게 자신의 이론을 공개하고 검증받는 곳이다. ‘푸엥카레의 추측’ 등 수학·물리학 난제 대부분의 해법이 이 사이트를 통해 공개됐다. 아카이브 논문 중 일부는 중성미자가 빛보다 빠른 이유에 대한 가설을 담고 있다. 시공간을 넘어서는 새로운 지름길이 있다거나, 지구에서만 중성미자가 빠를 수 있다는 식이다. 영국의 과학 전문지 뉴사이언티스트는 이에 대해 “최초로 이론적 설명을 내놨다는 명성을 노린 무리한 이론들이 대거 등장했다.”고 평가했다. 대부분의 논문은 CERN의 실험 오류 가능성을 지적하고 있다. 1979년 노벨 물리학상 수상자인 셸던 글래쇼 보스턴대 교수는 논문에서 “뉴트리노가 일시적으로 빛보다 빠르게 움직인다 해도 곧바로 에너지를 잃게 되며, CERN에서 발표한 속도를 내는 것은 불가능하다.”고 주장했다. 현재 아카이브에서 가장 많은 지지를 받고 있는 것은 CERN이 사용한 위성위치시스템(GPS)의 오차를 지적한 네덜란드 흐로닝언대 연구진의 논문. CERN 연구진은 뉴트리노 속도 측정을 위해 스위스에서 724㎞ 떨어진 이탈리아로 뉴트리노를 계속 발사하는 방식을 사용했다. 빠르게 움직이는 뉴트리노의 속도를 정확하게 측정하기 위해서는 출발 시점과 도착 시점을 매우 정밀하게 알아야 한다. 하지만 시간을 측정하는 GPS 위성은 출발과 도착을 검증하는 지상의 탐지기에 비해 시속 1만 5000㎞ 빠르게 움직인다. 로널드 반 엘버그 교수는 “시간을 재는 위성의 관점에서 보면 탐지기가 있는 지구는 위성에 비해 늦게 움직이며, 이는 뉴트리노가 실제 측정하려는 거리보다 좀 더 짧은 거리를 이동하는 효과를 낳게 된다.”면서 “결국 GPS 시간측정에는 오차가 생긴다.”고 지적했다. 엘버그 교수는 오차가 측정기 양쪽에서 각각 32나노초씩 발생해, 실험 전체에서 64나노초를 보정해야 한다는 계산 결과도 공개했다. 이는 뉴트리노가 빛보다 60나노초 빠르다는 CERN의 발표가 오차범위 내에 있다는 것을 의미한다. MIT 테크놀로지 리뷰는 “GPS와 탐지기의 오류를 지적한 엘버그의 논문은 어느 관점에서 바라보느냐가 중요하다는 상대성이론에 근거하고 있다.”면서 “이 논문의 주장이 옳다면, CERN은 오히려 상대성이론이 옳다는 것을 입증하는 실험을 한 셈”이라고 평가했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

인류가 ‘만들어낸’ 최고의 기계를 꼽는 것은 쉬운 일이 아니다. 누군가는 자동차를, 누군가는 컴퓨터를 얘기할 수도 있고, 어떤 주부는 전자레인지나 진공청소기를 먼저 꺼낼 수도 있다. 하지만 인류가 ‘생각해 낸’ 최고의 기계를 꼽는다면 후보는 좁혀진다. 이미 현실화된 기계는 당연히 제외된다. 만들어지지 않았기 때문에, 아니면 불가능하다고 여겨지기 때문에 더 많은 기대가 걸려 있다. 여기 실제로 만들어진다면 ‘신의 영역’에 이르렀다고 선언할 수 있을 만한 두 개의 기계가 있다. 미래의 일을 먼저 볼 수 있거나 과거에 무슨 일이 있었는지를 정확하게 알 수 있는 타임머신. 그리고 남의 생각이나 꿈을 읽을 수 있는 드림머신(혹은 드림스캐너)이다. 유사 이래 상상 속에서만 존재해 온 이 기계들이 2011년 올해, 그것도 한 달도 안 되는 사이에 화제로 떠올랐다. 너무나 당연하게 여겨지던 과학의 상식이 깨지고 있기 때문이다. ‘상식을 깨는 것’에서 어느 새 ‘가설과 상식을 확인하는 것’을 목표로 삼고 현실에 안주해 온 과학계가 뿌리째 흔들릴 만한 일이다. ■ 과학상식 위협하는 ‘타임머신’ ‘과거나 미래로의 여행’이라는 누구나 한번쯤 상상했을 법한 호기심이 구체적인 모습으로 등장한 것은 ‘공상과학(SF)의 아버지’로 불리는 허버트 조지 웰스가 1895년 소설 ‘타임머신’을 출간하면서부터다. 웰스는 소설에서 빛보다 빠른 회전운동을 일으키는 ‘타임머신’을 4차원 공간의 시간축 방향으로 밀어 미래로 움직일 수 있다는 아이디어를 제시했다. 이후 ‘터미네이터’ ‘12몽키즈’ ‘백 투 더 퓨처’ 등 수많은 영화와 소설, 만화에서 타임머신이 등장해 이야기의 중심을 이뤘다. 하지만 그 후 100년이 훌쩍 넘은 지금껏 타임머신은 상상 속에 갇혀 있다. 실제 타임머신을 만들려는 시도도, 결과물도 알려진 바 없다. 우선 논리적인 문제가 있다. 과거로 가는 타임머신은 시간을 거스르는 순간, 곧바로 기계가 존재하지 않는 상태가 된다. 또 과거에 자신의 조상을 만나거나, 인과관계가 있는 물건에 손을 대면 그 후의 모든 일이 바뀌어 현재에 타임머신을 만드는 상황이 재현되지 않는다. 미래 역시 마찬가지다. 미래에 생길 일을 알아 과거에 전달하면 그 미래는 재현되지 않을 가능성이 높다. 결과와 원인이 뒤엉키는 상황은 철학이나 논리의 영역에서조차 설명하기가 불가능에 가깝다. 만화 ‘드래곤볼’에서 ‘수많은 미래와 과거와 존재하고 서로 영향을 미치지 않는다.’라는, 필요에 따라 변화무쌍하게 변하는 논리가 등장하는 것도 이 같은 모순을 피하기 위한 장치다. 현존하는 최고의 물리학자로 꼽히는 스티븐 호킹 영국 케임브리지대 명예교수 역시 이 같은 논리를 내세워 시간여행이 불가능하다는 점을 밝히기도 했다. “타임머신의 발명이 가능하다면 언젠가 만들어질 것이고, 그 타임머신을 타고 나타난 시간 여행객들이 주위에 있어야 한다. 그러나 아직까지 나타나지 않았다는 점은 타임머신이 불가능하다는 증거”라는 것이 호킹의 논리다. 과학의 영역에서는 알베르트 아인슈타인이 타임머신에 대한 과학적 상상이 불가능하도록 족쇄를 채워 놓았다. 아인슈타인은 특수상대성이론을 통해 시간에 변화를 주기 위해서는 빛의 속도 또는 그 이상으로 움직일 수 있어야 한다는 점을 증명했다. 기본적인 전제는 지구상에 존재하는 물질이나 장치 중 어떤 것도 빛의 속도를 따라잡는 것이 불가능하고, 결국 시간여행은 불가능하다는 것이었다. 하지만 이를 뒤집어 보면 빛의 속도에 가깝거나 이보다 빠른 물질이 존재한다면 미래로 가는 타임머신을 만들 수 있는 여지가 있다는 뜻이기도 하다. 이를 구체화하면 초속 29만 9900㎞로 날아가는 우주선의 시간이 흐르는 속도는 지구상의 50분의1에 불과하고, 1년을 우주에서 여행하면 50년 후의 지구로 돌아오게 된다. 영화 ‘혹성탈출’에서 주인공 일행이 우주선을 타고 여행한 후 원숭이들이 지배하는 미래의 지구로 돌아오는 것과 같은 원리다. ‘현대 물리학의 진리’로 불리는 아인슈타인의 이론과 그 위에 서 있는 타임머신이 역사상 가장 큰 도전을 받고 있다. 지난 22일(현지시간) 유럽입자물리연구소(CERN)가 “빛보다 빠른 중성미자(뉴트리노)를 발견했다.”고 밝히면서부터다. 간단한 발표를 놓고 물리학계에는 흥분과 패닉이 공존하고 있다. 아직까지 성격이 정확히 규명되지 않은 중성미자에 대한 연구가 진행되면 타임머신을 만들 수 있다는 성급한 기대도 나온다. 하지만 대부분의 학자들은 이번 사태가 ‘실험 오류’로 밝혀지기를 바라는 눈치다. 100년 넘는 시간 동안 수십만명의 물리학자들이 아인슈타인의 이론 위에서 하나씩 벗겨 온 우주와 자연의 신비가 잘못된 방향으로 가고 있다는 것은 어떤 이들에겐 ‘추구해 온 삶의 의미’를 부인하는 일일 수도 있기 때문이다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr ■ 타인의 생각 읽는 ‘드림머신’ 시간여행을 하는 영화 백 투 더 퓨처의 주인공 마티 맥플라이(마이클 J 폭스 분)에 비해 남의 꿈을 훔치는 영화 ‘인셉션’의 주인공 돔 코브(리어나도 디캐프리오 분)는 훨씬 더 현실에 가까이 다가왔다. 의학학술지 ‘커런트 바이올로지’ 최근호에 게재된 잭 갤런트 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 교수팀의 연구 결과는 기계를 통해 다른 사람이 보는 것을 그대로 화면에 나타낼 수 있다는 사실을 입증했다. 직접 그 사람의 두뇌를 들여다본다는 점에서, 심장의 움직임이나 맥박 등을 통해 사람의 진실을 측정하는 ‘거짓말탐지기’와는 차원이 다른 실험이 성공한 셈이다. 당초 갤런트 박사가 연구를 시작한 목적은 뇌졸중이나 언어장애 등 의사소통에 문제가 있는 사람들의 생각과 의사를 보여줄 수 있는 방법을 찾기 위한 것이었다. 갤런트 박사는 여러 명의 피실험자들이 영화를 보는 동안 기능성자기공명영상(fMRI) 기계를 통해 꾸준히 그들의 두뇌를 스캔했다. 장시간 움직이지 않고 누워 있는 상태에서 화면에 집중해야 하는 한계가 있기는 했지만 실제 영화에서 나타난 인물이나 동물 등의 장면이 2시간 후 피실험자들의 두뇌를 스캔한 화면에 나타났다. 이렇게 재구성된 영상은 조잡한 모습으로 형태와 움직임을 흐릿하게 흉내내는 것에 지나지 않았지만 영화와 비교하면 어느 장면을 피실험자들이 보고 있는지, 또는 생각하고 있는지를 분명하게 식별할 수 있는 수준이었다. 재구성한 영상만으로 영화 주인공이 ‘스티브 마틴’이라는 점을 알 수는 없지만, 어떤 영화인지를 알면 장면을 찾아내는 것은 가능했다. 연구팀은 fMRI의 기능을 개선하면 사람들의 실제 생각을 그대로 읽어 내거나 저장하는 일도 가능하고 꿈 속의 내용을 그대로 재현하는 일도 불가능하지 않은 것으로 보고 있다. 이번 실험은 갤런트 박사를 비롯한 연구진의 두뇌활동을 분석한 fMRI 자료를 기반으로 진행됐다. 어떤 장면이나 자극에 두뇌의 어떤 부분이 활성화되는지를 알고 있으면 결국 그 사람의 두뇌 움직임을 통해 장면이나 자극을 거꾸로 추측하는 것이 가능하다는 것이다. 결국 아직까지 극히 일부만이 알려져 있는 두뇌 활동에 대한 정보가 많아지면 많아질수록 더 정확한 영상을 만들어 낼 수 있다는 얘기다. ‘왜 이 사람이 이런 행동을 했을까.’ ‘행동의 동기가 무엇일까.’라는 질문에 대답할 수 있는 정신분석학자와 심리학자의 역할을 과학이 대신할 날이 머지않았다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr 서울신문은 매주 1회 독특한 포맷의 가상 인터뷰 [WHO&WHAT(후 앤드 왓)]을 1개면에 걸쳐 연재하고 있습니다. 일반 신문기사로는 다루기 힘든 동서고금의 지식과 역사의 정수들을 만남 또는 대담의 형식을 통해 알기 쉽고 재미있게 소개하는 지면입니다. 청소년, 어른 모두에게 즐겁고 색다른 지식의 장이 될 것으로 자부합니다. 특히 입시를 준비하는 학생들에게는 훌륭한 논술교재로도 활용할 수 있을 것입니다. [WHO&WHAT] “퀴즈쇼서 인간에 완승한 슈퍼컴 왓슨(Watson)을 만나다” [WHO&WHAT] 무덤에서 불러낸 독재자 4인의 가상만찬 ‘재스민 혁명’을 논하다 [WHO&WHAT] 천재소년 송유근, ‘우주비행 성공 50주년’ 맞아 유리 가가린을 만나다 [WHO&WHAT] ‘슈퍼히어로’ 스파이더맨, 정신과 전문의 김상준 원장과 상담하다 [WHO&WHAT] 지구수비대 지원한 인간형 로봇 ‘마루’ “아톰·태권V처럼 지구 지켜서…” [WHO&WHAT] ‘최악’ 통념 B형 男기자, 혈액형의 아버지 ‘란트슈타이너’에 따지다 [WHO&WHAT] ‘전 세계 여성의 로망’ 버킨백을 만나다 [WHO&WHAT] 선택 따라 전혀 다른 결과…”이렇게 검색하면 진리가 밝혀질까?” [WHO&WHAT] “남느냐, 떠나느냐” 희곡으로 본 어느 서재 도서들의 열띤 논쟁 [WHO&WHAT] ‘위대한 유산’ 남긴 간송미술관의 전형필, 그리고 우피치미술관의 메디치 [WHO&WHAT] 위대한 예술가 미켈란젤로, 그는 왜 라파엘로를 죽이고 싶었을까 [WHO&WHAT] ‘美우주왕복선은 초대형 폭탄이나 마찬가지’ 물리학자 파인먼의 폭로 [WHO&WHAT] 외규장각 도서 귀환으로 본 약탈문화재의 ‘수구초심(首丘初心)’ [WHO&WHAT] “재능만 주고 사랑은 주지 않던 나쁜 부모들” 유명 인사들의 회상기 [WHO&WHAT] 인류역사를 바꾼 ‘억세게 운 좋은 사내들’ 서바이벌 현장…과연 승자는? [WHO&WHAT] 소설 속 영국인 주인공 폴 웨스트 “파리서 1년 살아보니” [WHO&WHAT] 인류 첫 셀레브러티 ‘클레오파트라’… 베일 속의 그녀의 얘기 들어보니 [WHO&WHAT] 유전학의 창시자 수도사 멘델의 고백… “저, 유전학의 아버지 아니에요” [WHO&WHAT] 인간은 이기적 동물? 이타적 동물?…러시아 식물학자 니콜라이 바빌로프가 밝힌 유전자의 비밀 [WHO&WHAT] 아쉽게 놓친 노벨상’가상 수기’ 공모해보니[WHO&WHAT] 시간여행·생각읽기…인간들, ‘신의 영역’을 넘보다

유럽입자물리연구소(CERN)가 지난 23일 ‘빛보다 빠른 중성미자(뉴트리노)를 관측했다.’는 오페라(OPERA)팀의 연구 결과를 발표하자 세계 물리학계가 발칵 뒤집혔다. 유럽에서 들려온 충격적인 소식 뒤에는 한국 과학자들의 땀이 배어 있다. 11개국 국제공동연구인 오페라 실험에 2006년부터 참가 중인 한국측 연구 책임자 윤천실(55·물리학) 경상대 박사는 “160여명 연구진 대부분이 실험 결과를 인정했다.”고 말했다. 다음은 윤 교수와의 일문일답. →오페라 프로젝트에서 한국팀의 역할은. -오페라 실험은 뮤온 중성미자가 타우 중성미자로 진동변환(한 종류의 중성미자가 다른 종류로 바뀌는 현상)하는 것을 직접 관측하는 게 주목적이다. 한국팀은 실험 중 발생하는 타우 입자를 탐색하는 일에 참여한다. 우리가 제작한 입자의 궤적 연결 장치가 이탈리아 그란 사소 지하 실험실에 설치돼 있다. 이 실험 과정에서 속도 측정을 담당한 프랑스팀이 예상 밖으로 중성미자가 빛보다 60나노초(1억분의6초) 빨리 도착했다는 것을 측정한 것이다. →내부적으로 이번 연구 결과가 언제 알려졌고 그때 분위기는 어땠나. -프랑스 연구진이 올 초 리옹대의 박사 논문을 통해 ‘뉴트리노가 빛보다 빨랐다.’는 내용을 발표하면서 알았다. 너무 충격적인 결과라 외부 유출을 차단하면서 세미나 등을 열어 격론을 벌였고 데이터를 재차 검토했다. 실험 오차 등을 감안했을 때 해석을 떠나 데이터 자체는 의미 있는 것으로 생각해 발표를 결정했다. CERN에서는 지난 23일 해당 논문을 발표하기 전 연구 참여자들에게 “(의심스러워서) 사인 못하겠다는 사람은 (논문에) 서명하지 말라.”고 했다. 그런데 (160여명 중) 사인을 거부한 사람은 5명도 안 된다. →일본과 미국에서 진행된 같은 실험에서도 중성미자가 광속보다 빠르다는 결론이 난 적이 있나. -4년 전 미국에서 중성미자를 730㎞가량 쏘는 실험을 했을 때 중성미자 속도가 광속을 넘어섰다는 결론이 나왔고 논문도 펴낸 바 있다. 문제는 오차 범위가 100나노초 정도로 커서 신뢰도가 떨어졌다. 그러나 CERN의 실험에서는 오차 범위가 10나노초 정도로 줄었다. 60나노초보다 오차범위가 적기 때문에 우리 데이터는 신뢰할 수 있다. →중성미자의 속도와 관련해 앞으로 어떤 검증 과정을 거치게 되는 건가. -우리와 비슷한 시설을 갖춘 미국 시카고 페르미국립연구소에서 같은 실험을 해 동일한 결론이 나오고 우리도 같은 실험을 반복해 똑같은 결과를 얻는다면 신뢰도를 높일 수 있다. 유대근기자 dynamic@seoul.co.kr

“상대성이론은 과학계의 ‘바이블’(성경)이다. 만약 깨진다면 그 여파는 엄청날 수밖에 없다.” 김수봉(51) 서울대 물리천문학부 교수는 23일 서울신문과의 전화 인터뷰에서 “유럽입자물리연구소(CERN)가 ‘빛보다 빠른 중성미자(뉴트리노)를 관찰했다’고 발표한 것은 상당히 충격적인 내용”이라면서 “실험적 오류가 있었던 것 아닌가 하는 생각이 들 정도”라고 말했다. 김 교수는 뉴트리노 연구의 세계적 권위자다. 다음은 김 교수와의 일문일답. →물리학계에서는 뉴트리노가 빛보다 빨리 운동할 수 있을 가능성이 예견돼 왔나. -전혀 예상하지 못했다. 어제 출장에서 돌아와 보니 ‘빛보다 빠른 입자를 발견했다.’는 이메일이 와 있더라. 믿을 수 없는 일이라 스팸메일인 줄 알고 읽지도 않았다. 아직 해당 연구 내용에 대해 자세히 검토하지는 못했다. 중요한 것은 뉴트리노라는 특정 물질의 속도가 아니라 알베르트 아인슈타인의 특수상대성이론이 깨질 가능성이 제기됐다는 것이다. →만약 CERN의 발표가 사실이라면 그 여파는. -아인슈타인의 ‘빛보다 빠른 것은 없다.’는 주장은 물리학계에서 일종의 바이블이었다. 1905년 이 이론이 등장한 뒤 다양한 실험을 통해 검증이 됐고 모든 물리학이 특수 상대성 안에서 이상한 점 없이 잘 맞아떨어졌다. 여러 연구의 시작이었던 만큼 (만약 이 이론이 깨진다면) 충격은 상당할 수밖에 없다. 물리학계에서는 천동설이 지동설로 바뀌는 것 정도의 충격일 것이다. →CERN의 발표에 오류 가능성은 없나. -검토하기 전이라 뭐라 말하기는 어렵지만 일본과 미국에서 CERN과 같은 실험이 진행됐는데 이번 같은 경우는 발견되지 않았다. 이번 실험은 하나의 뉴트리노가 다른 종의 뉴트리노로 변환될 수 있는지를 확인하기 위해 진행된 것이다. 뉴트리노는 세 종류가 있는데 만약 서로 간 변환이 가능하다면 이 소립자가 질량을 갖는다는 뜻이다. 유대근기자 dynamic@seoul.co.kr

“만약 당신이 빛보다 빠른 속도로 메시지를 보낼 수 있다면 과거로도 전보를 부칠 수 있을 것이다. 그러나 애석하게도 세상에 빛보다 빠른 것은 없다.”(알베르트 아인슈타인) 현대 물리학계의 ‘진리’로 통했던 아인슈타인(1879~1955)의 특수상대성이론을 깨뜨릴 수 있는 도발적 주장이 제기됐다. 세계적 권위의 유럽입자물리연구소(CERN)가 “빛보다 빠른 물질을 발견했다.”고 밝혔다. 1905년 세워진 특수상대성이론에 따르면 불가능한 일이다. 만일 106년 동안 통했던 이론이 깨져 ‘초광속’으로 날아가는 물질이 등장한다면 이론상 ‘시간 여행’이 가능해진다. 또 다른 ‘코페르니쿠스적 전환’(천동설에서 지동설로의 인식 전환)의 기로 앞에 세계 물리학계는 “믿기 힘들다.”는 반응을 보이고 있다. 제임스 길리스 CERN 대변인은 22일(현지시간) 언론 인터뷰에서 “믿기 어렵지만 빛보다 빠른 소립자 중성미자(뉴트리노)를 측정했다.”고 밝혔다고 AP통신이 전했다. “결과가 너무 놀라워 오류를 찾으려 노력했으나 찾을 수 없었다.”고도 덧붙였다. CERN 측은 23일 관찰 보고서를 공식 발표하기에 앞서 전날 논문 초고를 온라인 사이트인 ‘ArXiv.org’에 올렸다. 다른 학자들의 비판을 듣기 위해서다. 길리스 대변인은 “실험 관련 정보를 자세히 공개해 다른 연구소에서 동일한 실험을 재현하도록 돕겠다.”고 말했다. 이번 발견은 뉴트리노를 스위스 제네바의 연구소에서 진공 상태인 땅속으로 732㎞ 떨어진 이탈리아 그란사소 실험실까지 보내는 3년여의 실험 과정에서 얻었다. 실험을 주도한 ‘오페라’ 팀 소속 물리학자들에 따르면 뉴트리노는 빛의 속도(초당 29만 9792㎞)보다 60나노초(nsec·10억분의1초) 빨리 목적지에 도착했다. 다국적 연구팀인 ‘오페라’에는 윤천실 경상대 물리학과 교수팀도 속해 있다. 이 작은 차이가 만들어 낼 변화는 혁명적이라고 뉴욕타임스는 전했다. 우선 광속을 뛰어넘는 물질이 있다면 ‘타임머신’의 제작이 가능해진다. “과거로 간다면 메릴린 먼로를 만나고 싶다.”던 천재 물리학자 스티븐 호킹의 꿈도 현실이 될 수 있다는 얘기다. 또 CERN의 발표가 맞다면 대표적 우주탄생 이론인 ‘빅뱅이론’(우주가 점 같은 상태에서 137억년 전에 대폭발이 일어나 팽창, 현재에 이르고 있다는 것)도 다시 써야 한다. 이 이론이 상대성이론에 기초해 세워졌기 때문이다. 또 ‘원인이 항상 결과에 앞서야 한다.’는 상식도 재검토해야 한다. ‘빛보다 빠른 입자’로 지목된 뉴트리노는 아원자입자(원자보다 작은 소립자) 가운데 ‘가장 기이한 입자’로 꼽혀 왔다. 마치 바람이 그물망을 빠져나가듯 벽과 행성을 자유롭게 통과할 수 있으며 3개의 다른 종이 서로 변환되는 특징을 갖는다. 한때 질량이 없는 것으로 알려져 빛의 속도로 여행할 수 있다는 주장이 나왔으나 1998년 실험을 통해 무게를 지닌 것으로 확인됐다. ‘아인슈타인의 속도계’가 깨질 위기에 놓이자 세계 과학계는 패닉에 빠졌다. CERN의 발견 내용이 알려진 22일 밤부터 물리학자들은 인터넷 블로그에서 논쟁을 벌이기 시작했고 대부분 “너무 충격적인 결과여서 세밀한 검증이 필요하다.”며 신중한 입장을 보였다. 앞서 2007년 미국 시카고의 페르미 연구소에서도 빛보다 빠른 입자를 발견했다는 주장이 나왔지만 측정 실수로 밝혀지기도 했다. 유대근기자 dynamic@seoul.co.kr