의심할 여지 없이
2012년의 가장 흥미로운 과학 연구는
썬(CERN) 연구소에서 발견한
새로운 입자인 힉스 입자 입니다.
물리학자인 피터 힉스의 이름을 따온 것이죠.
힉스 장은 원자보다 작은 본질적인 입자들에게
질량을 부여한다고 생각되어왔습니다.
쿼크들이나
경입자처럼
일반적인 물질을 구성하는 입자들에게요.
힉스 입자는 장 안에서 꼼지락거리며 움직이는데,
여러분이 줄을 흔들 때
나타나는 모습과 비슷하죠.
이 장이 입자들에게 어떻게 질량을 부여한다는 걸까요?
이 말이 혼란스럽더라도
여러분만 그런 것이 아닙니다.
1993년 영국 과학부 장관은
힉스에 대한 모든 것을 가장 간단히 설명하는
물리학자를 뽑기로 했습니다.
상은 한 병의 질 좋은 샴페인이었죠.
우승한 설명은 이러한 것이었습니다.
큰 칵테일 파티가 열렸다고 가정해봅시다.
썬(CERN) 연구소에서요.
입자 물리학 연구원들이 가득 차 있습니다.
물리학자 집단은 "힉스 장"을 나타냅니다.
만약 세무서 직원이 파티에 들어온다면
아무도 그와 이야기하고 싶어하지 않겠죠.
그는 매우 쉽게 방을 통과해서
바에 도착합니다.
그가 집단과 상호 작용하지 않은 것과
거의 동일한 과정으로
일부의 입자들은 "힉스 장"과 상호 작용하지 않습니다.
상호 작용하지 않은 입자들은,
광자를 예로 든다면,
질량이 없다고 말합니다.
이제 피터 힉스 박사가 이 방에 들어왔습니다.
아마도 맥주를 마시고 싶으셨나 봐요.
이 경우에 물리학자들은
단숨에 힉스 박사 주위를 둘러쌀 겁니다.
자신들의 공로를 따지면서
그의 이름을 딴 입자에 대한
소유권을 주장하는군요.
그는 무리와 강하게 상호 작용하기 때문에
힉스 박사는 방을 천천히 지나가게 됩니다.
우리의 비유를 계속 진행하죠.
힉스 박사는 거대한 입자가 되었습니다.
그 장과 상호 작용하면서요.
이것을 "힉스 장"이라 한다면
"힉스 입자"는 이 모든 상황에 어떻게 끼워 맞춰야 할까요?
이제 우리의 파티광들이 방을 가로질러
균등하게 퍼져있다고 합시다.
누군가가 머리를 문 안으로 들이밀었다고 가정해 보죠.
멀리 떨어진 경쟁 연구소의
연구에 대한 소문을 퍼트리려고요.
문 가까이에 있는 사람들은 소문을 듣겠죠.
멀리 떨어진 사람들은 못듣고요.
그래서 그들은 질문을 하려고 문 가까이 옵니다.
집단 안에 무리가 생겨나겠죠.
소문을 듣자
그들은 원래 있던 자리로 되돌아옵니다.
소문에 대해 토론하려고요.
더 멀리 떨어진 사람들도 무슨 일인지 물어보려고
집단 속에 하나의 무리를 만듭니다.
이것이 입구에서 바를 향한
"힉스 입자"의 진행 방법입니다.
중요하니 꼭 기억해둡시다.
이것이 "힉스 장"과 상호 작용하는
그 거대한 입자들은 아닙니다.
우리의 파티광들 안에서
입자들이 방에 들어오기 전엔 동일했죠.
힉스 박사와 세무서 직원 모두 질량이 0이었습니다.
그들이 질량을 얻은 원인은
집단과의 상호 작용 때문이었습니다.
다시 말해보겠습니다.
질량은 장과의 상호 작용에 의해 생겼습니다.
정리해보겠습니다.
하나의 입자가 얻게되는 질량은
장과 어떻게 상호 작용하는가에 달렸습니다.
마치 서로 다른 사람이 각자 다른 속도로 "힉스 장"을 통과하여 지나가는 것처럼이요.
그들의 인기에 따라 다른 속도로 말이죠.
그리고 "힉스 입자"는 집단 안의 한 무리와 같아요.
소문을 들으러 오는 그 무리 말이에요.
물론 이 비유는 단지-
비유일 뿐이에요.
하지만 지금까지 모두가 잘 이해한
최고의 비유이죠.
네, 이겁니다!
이것이 힉스 장과
힉스 입자에 대한 모든 것 입니다.
연구를 계속해나가면서 우리가 멋진 발견을 해낸다면
보답은 아마도 더 커질 것입니다.
한 병의 샴페인보다 더 멋진 것이겠죠.