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우주의 비밀을 밝히는 거대강입자가속기

어린이과학동아 2008.09.15 18호

지난 9월 10일 드디어 유럽입자물리연구소의 거대강입자가속기가 가동을 시작했어요. 거대강입자가속기는 지하 100m 깊이에 설치된 원형 터널로, 둘레가 27㎞나 될 정도로 거대하답니다. 이 터널에서 두 개의 양성자를 빛에 가까운 속도로 움직이게 한 뒤 정면으로 충돌시키면 빅뱅 직후의 우주와 같은 상태가 된다고 해요. 이 때문에 과학자들은 우주 탄생의 비밀에 가까이 다가갈 수 있을 것으로 기대하고 있답니다.

거대강입자가속기는 프랑스와 스위스의 국경 부근에 세워졌어요. 빨간 선으로 표시된 부분의 지하에 설치되어 있지요. 여러 마을을 두를 만큼 규모가 엄청나죠?


거대강입자가속기는 원형 터널과 CMS, 아틀라스(ATLAS), LHCb, 앨리스(ALICE) 등의 검출기로 이뤄져 있어요. 이 중에서 CMS와 아틀라스가 규모가 가장 큰 검출기지요. CMS는 ‘힉스’라는 입자를 찾는 역할을 하고, 아틀라스는 양성자가 충돌하는 순간 생기는 아주 작은 블랙홀을 관측하는 역할을 해요.


거대강입자가속기는 초전도 자석을 이용해 양성자가 올바른 경로를 유지하도록 조정해요. 지난 2007년 4월 마지막 초전도 자석이 지하에 설치되었지요.


터널 안에서는 이렇게 자전거를 이용해 이동한답니다.


지난 3월 아틀라스 검출기로 미니 블랙홀이 생기는 과정을 모의 실험한 사진이에요. 거대강입자가속기에서 양성자가 충돌하는 순간 엄청난 에너지로 인해 ‘미니 블랙홀’이 생길 수 있다고 해요. 하지만 그 시간이 워낙 짧기 때문에 지구가 빨려 들어갈 걱정을 할 필요는 없답니다.


힉스 입자는 영국의 물리학자 피터 힉스가 제안한 입자로, 물질에 질량이 생기게 해 주기 때문에 ‘신의 입자’라고 불려요. 이론적으로는 가능하지만 아직까지는 찾아 내지 못했지요. 올해 3월에는 CMS검출기를 이용해 힉스 입자가 만들어졌다 붕괴하는 과정을 모의 실험해 보았답니다.

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