[서평] 힉스

힉스 - 신의 입자를 찾아서 ㅣ 한림 SA: 사이언티픽 아메리칸 20
사이언티픽 아메리칸 편집부 엮음, 김일선 옮김 / 한림출판사 / 2018년 4월

얼마 전 읽은 책에서 지구상 물질을 화학적으로 가장 작게 쪼개면 우리가 화학시간에 배웠던 원소기호와 같은 원자들이 되고, 물리적으로 쪼개면 전자와 핵, 그리고 핵 속의 쿼크 같이 쪼갤 수 있다고 합니다. 눈으로 볼 수 없지만 물리적으로는 더 작은 뭔가 있다는 이론을 바탕으로 이를 증명하려는 노력들을 전세계 과학자들이 하고 있다고 합니다.

물리학에서 입자가 질량을 가지기 위해서는 중력장이나 전자기장과 같은 장(field)이 존재해야 하며, 그 장에 파동을 만들어내는 대응 입자가 있어야 한다고 합니다. 장이란 어떤 구역의 모든 점에서 정의되는 양으로 정의됩니다. 이러한 이론에 대한 상대론적 모형을 처음 만든 사람이 물리학자 ‘피터 힉스’입니다. 힉스 장에서는 어떤 변화가 없으면 파동이 생기지 않기 때문에, 파동을 일으키기 위해 입자가속기에서 양성자를 거의 빛의 속도로 가속하여 높은 에너지로 충돌시켜야 합니다. 이를 통해서 힉스 입자의 존재를 확인 할 수 있기 때문에, 과거의 이론에서 실제 존재를 입증한 것은 2012년이 되어서 성공하였습니다.

우리가 몸무게처럼 무거운 것을 정의할 때 사용하는 질량은 전체에서 일부에 불과하다고 합니다. 코끼리가 개미보다 더 많은 원자로 이루어졌기 때문에 질량이 무겁다고 당연하게 생각하지만, 원자의 질량은 어떻게 결정이 되는지? 원자를 구성하는 기본 입자의 질량은 무엇인지? 에 대해서 명확히 알고 있지 못했습니다. 그러한 물리학계의 궁금증을 풀어주는 것이 힉스이기 때문에, 세상의 근본을 알기 위한 아주 중요한 존재라는 것을 이 책을 통해 알 수 있었습니다. 이 책은 현재 공부하는 중고등학생들이 필요로 하는 지식 수준을 넘는 상세한 내용을 담고 있기 때문에, 힉스에 관심 있는 학생이나 준전문가 수준이 되고 싶은 일반인들에게는 많은 도움과 충분한 지식을 전달할 것이라 생각합니다.

물질을 구성하는 원소들이 발견하고 그 특징을 하나씩 알아 내었듯이, 힉스에 대한 연구가 계속 되리라 생각합니다. 전문가가 아닌 일반인으로서는 과학 상식으로만 필요한 힉스 입자가, 미래의 어느 시점에는 질량에 대한 궁금증을 모두 풀어줄 것 기대가 됩니다. ^^