<한글 기사>

물리학계 "힉스 입자 가능성 봤다"

신뢰도 95%로 '발견'수준 못 미쳐.."추가 실험 데이터 쌓이면 가능"

"힉스 입자의 '발견'이라고 말하기는 어 렵지만, 추가 연구를 통한 발견 가능성을 제시했다"

김수봉 서울대 물리학부 교수는 13일(한국시각) 유럽입자물리연구소(CERN) 소속 과학자들이 발표한 '힉스 입자(Higgs boson)' 존재 입증을 위한 실험 결과에 대해 이같이 평가했다.

이날 CERN은 "저에너지 범주인 126 GeV(기가전자볼트) 영역에 힉스 입자의 '흔적'이 집중돼있다"고 밝혔다.

약 40년전 존재 가능성을 처음 제시한 영국인 물리학자 피터 힉스(P.W. Higgs) 의 이름을 딴 힉스 입자는 현대 입자물리학의 가장 유력한 가설인 '표준 모델'에서 핵심 역할을 맡고 있음에도 아직까지 존재 유무조차 확인되지 않은 유일한 입자다.

표준모델에서는 물질이 6종류의 쿼크와 6종류의 경입자, 힘을 매개하는 4가지 입자, 그리고 힉스 입자로 구성된 것으로 가정하고 있는데, 다른 입자들은 모두  힉 스 입자와의 상호 작용을 통해서만 질량을 가질 수 있다. 힉스를 질량의 근원, 우주 생성의 비밀 등으로 부르는 이유다.

힉스 입자를 검출하기 위해 과학자들은 두 개의 수소 핵(양성자 1개)을 양쪽에서 빛에 가까운 속도로 가속해 충돌시킨다. 이 때 생겨나는 새로운 입자, 즉 힉스를 검출기가 포착하는 방식이다. 그러나 힉스 입자는 생성되자마자 다른 입자들로 붕괴 되는기 때문에, 남은 입자를 분석해 변환되기 전 힉스 입자의 존재를 확인한다.

그러나 지금까지 CERN에서 이뤄진 실험을 통해 힉스로 추정되는 입자들이 126 G

eV(기가전자볼트) 에너지 영역에서 나타났음에도, "힉스 입자 발견"이라고 말할 수 없는 것은 실험의 '신뢰도' 문제 때문이다. 

보통 어떤 새로운 '발견'에 요구되는 신뢰도는 5시그마로, 이는 쉽게 말해 100만차례 같은 실험을 반복했을 때 한 번 정도 다른 결과가 나올 정도로 안정적이라는 얘기다.

그러나 이번에 CERN이 밝힌 실험의 신뢰도는 95%로, 100번 가운데 다섯번 정도는 오류가 나올 수 있다는 얘기다. 5시그마 신뢰도와는 아직 거리가 먼, '발견'이라 는 표현을 쓰기 어려운 상황이다.

다만 물리학계에서는 이 정도 결과만으로도 충분히 의미가 있고, 향후 실험에  기대를 걸어볼만하다는 의견이 많다.

이종필 서울과학기술대 물리학과 박사는 "이전에는 데이터가 모이지 않았기 때문에 이 정도 수준의 관측도 없었다"며 "통계적으로 의미가 있는 많은 양의 데이터를 분석한 것 자체가 처음"이라고 강조했다.

그는 이어 "내년에 다시 양성자 충돌 실험을 진행해 대략 지금의 2배 정도의 데이터가 더 쌓이면 신뢰도가 5시그마까지 높아질 수도 있다"며 기대를 감추지 않았다.

이강영 건국대 물리학과 교수도 "아직 새로운 것(힉스)을 발견했다고 보긴 어렵 고, 지금 얻은 데이터의 4배 정도는 더 있어야 확실한 발견이 될 것"이라며 "내년까지 실험을 계속해 데이터가 3배 정도로 늘어나면 (발견의) 가능성이 상당히 높아질 것"이라고 예상했다.

김수봉 서울대 교수는 "만약 최종적으로 힉스 입자가 발견될 경우, 그동안 비어 있던 가장 큰 퍼즐 조각이 맞춰지며 드디어 표준모형이 완성되는 것"이라고 설명했다.