세계 최대 강입자충돌기 19~20일께 다시 가동
양성자 빛의 속도로 충돌… 우주 대폭발 순간 재현 기대
윤석빈 기자 binys@snhk.co.kr
우주 탄생의 비밀을 밝히기 위한 세계 최대 규모의 대형강입자충돌기(LHCㆍ사진)가 이르면 19~20일께 다시 가동된다.
최근 스위스 제네바의 유럽원자핵공동연구소(CERN)는 지난 9월부터 LHC의 전체 구역을 영하 271 ℃의 극저온으로 낮추는 작업에 들어갔으며, 오는 19~20일께 재가동을 시작할 예정이라고 밝혔다.
LHC는 프랑스와 스위스 국경 지대의 지하 100 m에 길이 27 km에 이르는 2 개의 원형 터널로 건설된 입자 충돌 실험 장치로, 지난해 완공된 뒤 몇몇 장치의 결함으로 실험을 그쳤다.
LHC를 다시 가동하려면 먼저 액체 헬륨을 이용해 터널에 설치된 1600 개의 초전도 자석을 극저온 상태로 낮춰야 한다. 이런 조건에서만 양성자가 저항을 받지 않고 빛의 속도로 충돌할 수 있다.
이런 엄청난 시설과 어려운 실험을 하는 까닭은 이 양성자의 충돌로 아주 짧은 순간이지만 137억 년 전 우주 대폭발(빅뱅) 순간을 되살릴 것으로 기대하기 때문이다.
이 실험을 위해서는 각각의 터널을 지나는 2 개의 양성자를 엄청난 에너지로 충돌시켜야 하는데, 이제까지 만들어진 강입자충돌기는 양성자가 갖는 질량의 약 1000 배 정도의 에너지로 충돌시키는 데까지 성공했다.
하지만 LHC는 양성자의 이동 속도를 빛의 빠르기에 최대한 가깝게 해 자기 무게의 약 1만 4000 배 이르는 에너지로 충돌시킬 수 있도록 만들어졌다. 이 정도의 충돌 에너지는 빅뱅 직후 약 1000억 분의 1 초가 지났을 때와 맞먹는다.
LHC에는 양성자의 충돌을 관측하기 위해 길이 46 m, 높이 25 m의 아틀라스 등 모두 6 개의 입자 검출기가 설치돼 있다. 지구상에서 가장 커다란 현미경이라 할 수 있는 이 검출기들은 1 초당 최대 320 메가바이트(MB)에 이르는 충돌 실험 데이터를 수집해 빅뱅에 맞먹는 양성자 충돌의 과정을 낱낱이 보여 준다.
한편 CERN의 과학자들은 첫 실험의 실패를 되풀이하지 않기 위해서 LHC가 재가동에 들어가더라도 충돌 에너지를 천천히 높일 예정이다. 따라서 지구상 최초의 '빅뱅' 재현 실험은 내년에나 가능할 것으로 보인다.
최근 스위스 제네바의 유럽원자핵공동연구소(CERN)는 지난 9월부터 LHC의 전체 구역을 영하 271 ℃의 극저온으로 낮추는 작업에 들어갔으며, 오는 19~20일께 재가동을 시작할 예정이라고 밝혔다.
LHC는 프랑스와 스위스 국경 지대의 지하 100 m에 길이 27 km에 이르는 2 개의 원형 터널로 건설된 입자 충돌 실험 장치로, 지난해 완공된 뒤 몇몇 장치의 결함으로 실험을 그쳤다.
LHC를 다시 가동하려면 먼저 액체 헬륨을 이용해 터널에 설치된 1600 개의 초전도 자석을 극저온 상태로 낮춰야 한다. 이런 조건에서만 양성자가 저항을 받지 않고 빛의 속도로 충돌할 수 있다.
이런 엄청난 시설과 어려운 실험을 하는 까닭은 이 양성자의 충돌로 아주 짧은 순간이지만 137억 년 전 우주 대폭발(빅뱅) 순간을 되살릴 것으로 기대하기 때문이다.
이 실험을 위해서는 각각의 터널을 지나는 2 개의 양성자를 엄청난 에너지로 충돌시켜야 하는데, 이제까지 만들어진 강입자충돌기는 양성자가 갖는 질량의 약 1000 배 정도의 에너지로 충돌시키는 데까지 성공했다.
하지만 LHC는 양성자의 이동 속도를 빛의 빠르기에 최대한 가깝게 해 자기 무게의 약 1만 4000 배 이르는 에너지로 충돌시킬 수 있도록 만들어졌다. 이 정도의 충돌 에너지는 빅뱅 직후 약 1000억 분의 1 초가 지났을 때와 맞먹는다.
LHC에는 양성자의 충돌을 관측하기 위해 길이 46 m, 높이 25 m의 아틀라스 등 모두 6 개의 입자 검출기가 설치돼 있다. 지구상에서 가장 커다란 현미경이라 할 수 있는 이 검출기들은 1 초당 최대 320 메가바이트(MB)에 이르는 충돌 실험 데이터를 수집해 빅뱅에 맞먹는 양성자 충돌의 과정을 낱낱이 보여 준다.
한편 CERN의 과학자들은 첫 실험의 실패를 되풀이하지 않기 위해서 LHC가 재가동에 들어가더라도 충돌 에너지를 천천히 높일 예정이다. 따라서 지구상 최초의 '빅뱅' 재현 실험은 내년에나 가능할 것으로 보인다.