마음과 공간과 빛

LHC 가동이 다시 시작됨에 따라 힉스입자 헌팅도 다시 시작되었다.

그러나 올 연말까지는 지금까지의 연구 경향에 비추어 볼 때 힉스입자가 없다는 것으로 결론 지워 질 가능성이 크다.

현재로서도 그림에서 보여지는대로 질량영역 끄트머리(120GeV 근방)에 마지막으로 아직 제외(exclude)되지 않은 부분이 조금 남아 있을 뿐이다.

이 그림은 작년 12월 13일 전 세계적으로 공표한 CMS Spokesperson의 발표 슬라이드에 있는 것이다.

110GeV 근방은 LHC 이전 실험들에서 오래 전에 제외되었다.

그림에서 관측값(Observed)이 빨간 줄 아래에 있는 영역의 질량을 갖는 힉스는 LHC 실험에서 모두 제외가 된 것이다. 

이는 지금까지 지속적인 LHC 데이터의 획득으로 쉬운 질량영역부터, 마치 저수지에 자연스럽게 물이 차올라오는 것처럼, 힉스입자의 존재 가능성을 배제시켜 온 결과이다.

저수지의 물은 곧 차서 넘치게 될 것이다.

지금 관심의 초점이 되어있는 120GeV 근처가 예를 들면 지금은 수몰된 과거의 320GeV 근처의 경우와 같이 시간 문제일 뿐 별로 다를 바가 없다.

이런 면에서 LHC 실험은 이미 끝난 것이나 다름이 없다.

즉 힉스입자를 찾아 봤으나 없더라는 것이다.

그러면 어느 기자의 솔직한 표현대로 "더 찾아 봐라" 는 주문이 나올 것이다.

힉스입자가 빅뱅 직후에 사라졌다느니 이 세상이 힉스장으로 차있다느니 하는 말들은 입자물리학 특히 실험을 모르는 사람들이 하는 말이다.

표준모형에서 힉스입자 외에는 게이지보손과 근원적 입자들이 질량을 가질 수 있는 방법이 없어 대안이 없다.

따라서 올 연말까지 획득한 LHC의 비교적 초기 데이터로 내린 힉스입자가 없다는 결론을 아무도 받아 들이지 않을 것이다.

물론 힉스입자 없이도 현재로서도 99% 이상 완벽한 표준모형을 100%로 완성할 수 있는 방법들이 제시가 되어있기는 하다.

테크니칼라모형이 그들 중 대표적이다.

그러나 이 모형에서는 또다른 아직도 발견이 되지 않은 입자의 존재를 상정하고 있다.

이 입자의 발견은 힉스입자 보다 더 구름 잡는 것이다.

따라서 올 연말까지 힉스입자가 없다는 결론에 도달하더라도 2015년 부터 시작되는 지금보다 훨씬 더 높은 에너지에서 가동될 LHC실험에서 본격적으로 힉스입자 헌팅이 또 다시 시작 될 것이다.

만약 그때도 힉스입자가 없다는 것으로 결론이 난다면 차 세대 선형가속기 실험에서 최종적으로 힉스입자의 존재여부가 판명되어야 될 것이다.

지금 처럼 양성자-양성자 충돌실험에서는 배경사건이 아주 많지만 전자-양전자 충돌실험에서는 배경사건이 아주 적다.

필자는 미국 코넬대학에 있는 CLEO의 전자-양전자 충돌 실험에서 약력의 연구와 새로운 물리적현상의 발견에도 아주 중요한 BS 입자를 직접적인

방법으로 발견하는 연구를 세계최초로 하여 학위논문 (Search for strange flavored B mesons and new decay modes of charm mesons., 

http://inspirehep.net/search?ln=en&p=find+a+Ro%2C+S&jrec=149 ,  ≥150번째) 도 발표를 하였다.

그런 배경사건이 아주 적은 차 세대 선형가속기 실험에서 나온 힉스입자의 존재여부에 대한 결론은 믿을 수 있을 것이다.

세계는 이런 실험을 지금부터 준비를 해야 된다.

그런 실험은 수 십 년이 소요되는 아주 장기적인 프로젝트이기 때문이다. 

한가지만 덧 붙인다면, 차 세대 선형가속기는 한국이나 적어도 동양에 유치ㆍ건설 되어 입자물리학분야의 세계적인 판도에 지각변동이 있어야 될 것이다.

이는 미국은 물론이고 유럽도 경제위기에 봉착하여 있어 CERN도 LHC가 그 한계라는 것을 감안하면 충분히 가능성이 있는 얘기다.

그렇지 않고는 한국은 힉스입자 같은 중요한 연구에 언제까지나 그저 들러리를 서는 정도밖에 되지 않을 것이다. 

인용 : 노상률의 블로그
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=sryul_ro&logNo=50138960587&categoryNo=0&parentCategoryNo=0&viewDate=&currentPage=1&postListTopCurrentPage=1&userTopListOpen=true&userTopListCount=10&userTopListManageOpen=false&userTopListCurrentPage=1