무엇보다 물질을 구성하는 기본입자들이 어떻게 질량을 지니게 되었는지 밝혀줄 힉스 입자가 실제 존재하는지가 올해 안에 최종 확인될 것으로 여러 물리학자들은 내다보고 있다. 힉스 입자의 발견 가능성은 이미 지난해 말 예고됐다. 지난 12월 스위스 제네바 부근에 있는 유럽입자물리연구소(CERN·세른)의 거대 강입자 가속기(LHC)에서 힉스 검출실험을 벌이는 입자물리학자들은 “양성자 충돌 때 생기는 고에너지 신호에서 힉스의 존재를 보여주는 흔적을 관찰했다”며 힉스 발견이 임박했다는 낙관의 분위기를 전했다. 힉스 입자는 흔히 ‘다른 입자들에 질량을 부여하는 신의 입자’로 불리는데, 1960년대 물리학 표준모형에서 이론적으로 제시된 입자로 아직 발견되진 않았다.

이 실험에 참여한 박인규 서울시립대 교수(CMS실험 한국책임자)는 “곧 가속기를 다시 가동하면 양성자 충돌 실험은 9·10월까지 이어질 예정”이라며 “지금보다 데이터가 3~4배가량이 더 쌓일 수 있어 표준모형의 힉스 존재 여부가 어떤 식으로건 판가름날 것”이라고 기대했다.

	» 이탈리아 그란사소 국립연구소의 지하 실험실에 갖춰진 중성미자 검출장치. 오페라, 윤천실 박사 제공

이밖에 미국 페르미가속기연구소의 중성미자 연구프로그램인 미노스(MINOS)도 비슷한 중성미자 실험에 나설 것으로 보여 결과가 주목된다. 윤 박사는 “다른 실험에서도 같은 결과가 나오는지가 중요하기에 미노스 실험은 최대 관심사”라고 말했다. 지난해 오페라 연구팀은 3년 동안 세른에서 만들어진 중성미자 빔이 730㎞ 떨어진 이탈리아 그란사소 국립연구소의 검출장치에 도달하는 시간을 측정해보니 중성미자가 빛보다 대략 5만분의 1(57.8나노초) 더 빠르다는 증거를 얻었다고 밝혔으며, 이에 실험 오차 가능성이 일부 제기되자 보완실험� 벌여 11월에 정식 논문을 발표했다. 박성찬 전남대 교수는 “만일 빛보다 빠른 중성미자가 최종 확인되면 이는 양자역학과 상대성이론을 두 축으로 하는 현대 물리학의 이해에 심각한 오류가 있다는 얘기가 된다”고 말했다.

우주 물질의 23%를 차지하지만 정체가 오리무중인 암흑물질에 관해 의미 있는 실험결과가 발표될지도 관심거리다. 손동철 경북대 교수는 “물질과 반물질의 비율을 측정함으로써 암흑물질을 탐색하는 여러 실험들이 이미 우주 공간에서 진행중인데 올해에 주목할 만한 결과가 나오리라 기대한다”고 말했다.

오철우 기자 cheolwoo@hani.co.kr