‘신의 입자’ 존재의 발견, 인류에 어떤 의미?
유럽핵물리연구소(CERN)는 4일 ‘신의 입자’라고 불리는 힉스입자의 존재가 확인됐다는 소식을 전했고, 과학자들은 물론 많은 사람들이 그 동안 가설로만 존재했던 힉스입자의 존재가 실증되었다는 소식에 기뻐했다.
힉스입자에 대해 알려면 뉴튼이 만유인력을 발견한 때로 거슬러올라가야 한다. 당시 과학자들은 만유인력이 존재한다는 사실을 증명할 수 있었지만 뉴튼은 나무에서 떨어지는 사과를 발견하고 만유인력에 의해 땅으로 떨어지는 사과는 질량을 갖는다는 것을 생각해냈다.
뉴튼이 사망하고 400년이 지난 뒤 영국 애든버러대학교의 물리학자 힉스는 입자에 질량을 부여하는 어떤 입자가 존재할 것이라고 생각했고, 1964년에 “그 입자는 137억 년 전 빅뱅의 과정에서 물질이 질량을 갖게 했고, 만유인력은 그 질량을 중력으로 바꾸었으며, 그로 인해 항성과 행성이 탄생할 수 있었고 생명을 잉태할 수 있었다”고 주장했다. 그의 이러한 가설은 사과가 나무에서 땅에 떨어지는 현상 역시 설명할 수 있다.
물리학자들은 일찍이 물질의 운동을 지배하는 데에는 중력과 전자력 외에 일상생활에서는 잘 느끼지 못하는 강력과 약력이 존재한다고 주장했고, 1960년대에 표준모형을 통해 61개의 기본입자 중 60개의 입자를 실험 데이터를 통해 입증해냈다. 이번에 존재가 입증된 힉스입자가 바로 마지막 61번째 입자이다.
힉스입자의 발견으로 우리는 질량은 물질과 힉스입자와의 상호작용의 결과라는 사실을 알 수 있다. 그러나 ‘신의 입자’의 발견이 세계를 모두 설명해주지는 못한다. 과학자들에 따르면 인류가 생활하는 세계는 물질과 암흑물질(dark matter)로 구성되는데 표준모형은 우주의 4%만 설명이 가능하고, 나머지 96%인 암흑물질은 여전히 설명이 불가능하기 때문이다.
현재 과학계는 세계를 설명해주는 또 다른 가설의 등장이 기대되는 상황이며, 새로운 가설은 세계를 설명하지 못할 수도 있다. 우주에서 사과가 땅으로 떨어지지 않듯이 말이다. 새롭게 등장할 수 있는 가설은 힉스입자와는 상관이 없겠지만 우주는 줄곧 우리가 생활하는 세계와 함께 존재해왔다. 다만 과학자들이 아직 완벽하게 설명해내지 못하고 있을 뿐이다.