작성일 : 13-10-20 16:03
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글쓴이 :
박형준 (115.♡.136.205)
 조회 : 1,975  추천 : 0
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요약: 물질을 구성하는 17개의 기본입자 중 모든 소립자에 질량을 부여하는 소립자의 하나
1964년 영국의 이론물리학자 피터 힉스(P.W. Higgs)가 존재를 예언한 가상의 입자로, 처음 존재를 주장한 피터 힉스 에든버러대 물리학과 교수의 이름을 따 힉스로 명명됐다.
현대물리학의 근간이 되는 ‘표준모형’에 의하면 지금으로부터 137억 년 전 우주 대폭발(빅뱅)과 함께 여러 입자가 생겨났다. 이 입자들은 물질을 쪼갤 수 없을 때까지 쪼개고 났을 때 남는 것으로 12개 기본입자(쿼크 6개ㆍ렙톤 6개)와 이들 사이에서 힘을 전달하며 상호작용을 담당하는 4개 매개입자, 그리고 힉스입자(Higgs boson) 총 17개의 작은 입자(소립자)들이다. 이들 소립자 중에서 유일한 스칼라 입자인 힉스입자는 이 16개의 입자 각각에 질량이 부여되는 과정(힉스 매커니즘)에서 생성되기 때문에 '신의 입자’라 일컬어진다. 16개 입자는 1960~70년대 표준모형이 만들진 후 1994년 업쿼크와 탑쿼크가 발견된 것을 마지막으로 실험실이나 우주에서 모두 발견되었고, 2013년 10월 4일 힉스입자가 양자의 약 134배인 125.5GeV(기가전자볼트)의 질량, 표준모형과 일치하는 0의 스핀값을 가지는 것으로 밝혀짐에 따라 그 존재가 확인되었다.
@힉스입자 존재의 확인
힉스입자는 자연 속에서 그냥 볼 수 없어, 가속기로 입자를 충돌시켜 이 에너지로 힉스입자를 생성해야 한다. 힉스입자는 생성되자마자 다른 입자들로 붕괴되는데, 이들 붕괴된 입자들을 분석함으로써 힉스입자의 존재를 알 수 있다. 힉스입자를 발견하기 위해 세계에서 가장 먼저 실험을 계획한 것은 미국이었다. 미국 국립페르미가속기연구소는 1983년 둘레 6.28km에 달하는 ‘테바트론(Tevatron)’을 만들었다. 그러나 2008년 유럽입자물리연구소(CERN)가 약 100억 달러의 예산을 투입해 둘레 27km에 달하는 대형강입자충돌형가속기(LHC)를 만들면서 테바트론의 입지는 위축되기 시작하다, 미국의 재정난과 함께 2011년 9월 막을 내렸다.
LHC는 지하 100m 깊은 곳에 건설된 지름 8km의 원형 입자가속기다. 세계 물리학자들로 구성된 유럽입자물리연구소(CERN)는 LHC를 이용해 두 개의 양성자(수소 원자에서 전자가 없는 입자)를 강력한 전기장과 자석으로 가속하고 빅뱅 당시와 비슷한 에너지로 서로 정면충돌시키는 실험을 통해 힉스입자의 존재를 확인함으로써 '입자의 표준모형'을 완성시키고자 노력하였다. 그 결과 CERN은 힉스로 추정되는 입자를 발견하였다고 2012년 7월 4일 발표하였다. CERN은 거대강입자가속기에 설치된 두 검출기(ATLAS, CMS)를 분석한 결과를 바탕으로 힉스입자의 질량이 약 125~126GeV(기가전자볼트)일 것으로 예상하였고, 힉스입자의 존재 가능성에 대해 2011년 말에 비해 진전된 99.9%로 발표하였다. 당시 연구소 측은 아직 공식화하기에는 이르다는 입장을 밝히며 충분한 실험을 통해 힉스의 존재 여부를 검증하겠다고 하였다. 이후 8개월이 지난 2013년 3월 14일(현지시간) 연구소는 지난해 7월 발견된 소립자는 힉스입자로 판명되었다고 밝혔고, 힉스입자가 물질의 표준모형에 적합한지를 규명하는 연구를 계속한 결과, 2013년 10월 4일 힉스입자의 존재를 확인하였다고 언론을 통해 발표하였다.
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