사실은 한달 전 쯤에 힉스입자의 존재가 밝혀졌다고한 기사를 보고, 한번 써볼까.. 하던 글이었는데

시험기간이랑 겹쳐서 시험이 끝난 지금에서야 글을 쓰게 됬네요..

전자공학과 일개 대학생이라.. 물리에 대한 이해도가 그렇게 높지 않아서.. 제가 이해하는데로 아주 쉽게 글을 써볼까합니다..
(전공이 아니라 틀린 부분이 있을수도 있습니다...;;;;)

2013년 10월 4일 일본 마이니치 신문이 도쿄대와 일본의 고에너지가속기연구기구 등이 참여한 국제 연구팀에 의해

힉스의 존재를 확정했다고 보도했고, 이에 따라 영국의 피터 힉스과 벨기에의 프랑수아 앙글레르가 올해 노벨 물리학상을 수상했습니다.

이 힉스입자의 발견이 물질의 기원을 밝혀낸 인류 최대의 발견이라고도 합니다.

(사실 우주탄생의 이론중에는 힉스입자설과 초끈이론이 있었는데,
유명한 과학자인 스티븐 호킹은 초끈이론이 맞다고 강력히 주장하는 쪽이었습니다만, 이번 실험으로 힉스입자설이 정답이 되었죠..)
// 추가합니다.. 힉스입자설이 맞다고 초끈이론이 틀렸다고 볼수는 없다는 의견도 있습니다. 분명 다른 이론이지만 초끈이론의 연구가 진행되서 힉스입자설도 초끈이론으로 설명될 가능성을 간과했네요//


그럼 힉스입자를 설명하기 위해 일단 기본 입자에 대해서 얘기해 보도록하겠습니다.

고대 그리스부터 시작해서 자연철학자들과 과학자들의 목표는 세상의 근원(아르케)를 찾는 것이었습니다.

유명한 아리스토 텔레스는 세상은 4가지 원소로 이루어져 있다고 했고,

데모크리토스는 세상의 모든 물질을 쪼개고 쪼개다 보면 가장 마지막에 원자가 남는다고 했습니다.

그 이후 수많은 실험을 통해서 그 원자는 핵과 전자로 구성되어 있다는 것을 밝혀냈고

또 원자핵이 양성자와 중성자로 구성되어 있다는 것을 밝혀냈습니다.

그리고 최근들어 입자가속기를 이용한 실험에서는 이 양성자와 중성자가 여러가지 입자들로 나누어진다는 것을 알아냈고

실험을 통해 세상은 총 16개의 소립자 (렙톤, 쿼크쌍, 게이지 입자)로 구성되어 있다고 정의를 내립니다.

그럼 이 힉스 입자가 도대체 뭘까요?

한마디로 얘기하자면, [질량을 부여해주고 사라져버리는 입자]입니다.

애초에 입자가 만들어질 때 부터 질량이 정해지는 것 이라는게 이전까지 일반적인 생각이었습니다.

하지만 입자가 원래 질량을 가진다 라고 생각하면 우주의 탄생과 구조를 설명할 수가 없습니다.

그래서 실험으로 밝혀낸 16개 이외에, 추가로 가상의 17번째 입자를 힉스입자라고 가정했었습니다.

그렇다면 왜, 입자의 질량이 정해져있으면 우주의 탄생을 설명할 수 없을까요?

이유는 상대성이론에서 찾을 수 있습니다.

상대성 이론에 의하면 어떤 물체이던지 빛의 속도보다 더 빠르게 이동할 수 없습니다.

즉 가만히 멈춰서 빛의 속도를 측정하던지, 아주 빠른 우주선에서 빛의 속도를 측정하던지, 빛의 속도는 c로 일정합니다..

빅뱅현상 이전 우주는 진공상태이고, 이 때 우주의 질량은 0입니다.

그리고 빅뱅현상에서는 아주 큰 에너지, 즉 무한대의 에너지가 발생합니다.

이 에너지는 운동에너지(운동에너지는 질량 x 속도의제곱에 비례)와 나머지 에너지들로 나눌 수 있고

그 나머지 에너지들은 아주 유명한 식인 엠씨스퀘어 (에너지 = 질량 x 빛의속도제곱)로 표현이 됩니다.

여기서 속도는 빛의속도로 제한이 되어 있으니, 빅뱅이 발생해 무한대의 에너지가 가해지면 질량의 값이 무한대로 증가해야합니다.

그러나 질량이 존재할 때 에너지를 가하면 질량이 더 커진다는 건 아인슈타인의 상대성이론에 나와있지만,

질량이 없는 상태해서 에너지를 가했을 때, 그 에너비에 상응하는 질량이 발생한다는 것은 입증할 수 없었습니다.

그래서 질량이 0의 상태에서 질량을 만들어내는, [아무것도 없던 상태에서 물체를 창조한 신의 입자]를 제안한게 바로 힉스입자설입니다.

이 때 힉스입자는 기본입자들과 상호작용으로, 질량이 없는 0의 상태에서 질량을 만들어주는 역할을 합니다.

이번에 힉스입자를 밝혀낸 실험도, 입자가속기를 이용해 빅뱅과 비슷한 크기의 에너지를 충돌시켜

힉스입자의 존재를 실제로 확인하는 원리였습니다.

결국 이로써, 현대 물리학의 표준모형을 완성하였고, 지금까지 밝혀낸 모든 현대물리학의 가설이 증명되었다고 할 수도 있습니다.

그렇다면 물리학의 모든 목표를 모두 달성했느냐? 그건 아닙니다.

우주는 70%는 암흑에너지, 25%는 암흑물질로 구성되어있고 이 부분에 대한 연구는 거의 시작단계이며,

우리가 알고있는 별, 행성, 생명체, 대기 같은 일반물질은 우주의 5%만 구성하고 있습니다.

그리고 암흑에너지와 암흑물질이 우주팽창의 원인이라는 점에서

우주의 모든 것을 설명하기 위해서는 아직 과학이 가야 할 길은 아주 많이 남아있습니다.

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금방 쓸 줄 알았는데, 검색도 해보고 맞춤법도 확인하고 하다 보니 두시간 정도 걸렸네요..
피지알 글쓰기 버튼.. 생각보다 무거운 거였네요..;