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두 남자가 바에 들어가고 있습니다. 정말로요?
아뇨, 정확하게 말하자면 두 명의 남자가 바에 들어가고 있습니다. 아이스크림 바에요.
데이브 이 남자는 CERN 에 있는 LHC(Large Hadron Collider)에서 일하고 있는 물리학자입니다.
CERN 은 입자물리학을 위한 유럽의 실험실이지요. 그리고 스티브, 이 남자는 블루진(?)입니다.
데이브, 요즘 잘지내? 스티브, 만나서 반가워.
초코 아몬드 아이스크림 주세요. 바닐라 쉐이크요.
이봐, 방금 텔레비젼에 너와 비슷한 사람이 나오던데, 검출기에서 너희들이 멍청이(bozo)를 찾았다고 ?
음, 그게 아냐. 보존 입자(bozon)을 찾은 것이지. 아마도 힉스 보존이라고 봐.
그게 먼데? 일종의 입자이지.
그럼 넌 항상 입자들을 찾아 다녀? 그래. 근데 이번 것은 힉스 장이 정말 존재할지도 모른다는 걸 의미해.
장(field)? 어떤 장?
힉스 장이지. 이 이름은 피터 힉스에서 따온거야. 물론 이 아이디어에는 다른 많은 사람들이 기여했지만 말야.
이것은 옥수수가 자라는 그런 벌판이 아니라 이론적이고 눈에 안보이는 그런 힘의 장을 말해.
이 장은 모든 우주에 두루 존재하지. 음 그래.
만약 모든 우주에 두루 퍼져 있다면, 어째서 난 한번도 보지 못했지? 음.. 좀 이상한데.
음. 그게 그렇게 이상하진 않아. 우리 주변에 있는 공기를 생각해봐.
우린 그걸 볼 수도 없고, 냄새도 맡을 수 없어. 물론 어떤 곳에서는 그럴 수 있지만 말야.
하지만 우리 몸과 같은 정교한 장치가 있으면 그걸 탐지할 수 있지.
그래서 우리가 먼가를 볼 수 없다는 건 단지 그게 존재하는 지 여부를 판단하는 걸 다소 어렵게 할 뿐이라는 거지.
그렇군, 계속해 봐.
그래서 우리는 힉스 장이 우주 모든 곳에 있다고 믿고 그게 하는 일은 좀 특별하다고 봐.
그것은 기본 입자들에게 질량을 부여하지.
기본 입자는 머야? 기본 입자라는 것은 하부 구조를 지니지 않는 입자를 말해.
그것은 나눠질 수 없어. 그것들은 우주를 구성하는 기본 단위야.
그래, 원자가 그렇잖아.
음, 원자들은 사실 양성자, 중성자, 전자 등의 더 작은 단위들로 이루어져 있어.
전자는 기본 입자이지만 양성자와 중성자는 아냐.
그것들은 쿼크라고 하는 다른 기본 입자들로 이루어지지.
마치 러시아 인형같군. 끝나긴 하는 거야? 사실 정확히 알지는 못해.
하지만 현재까지 이해한 것들은 표준 모형이라고 불러. 그 안에는 두 종류의 기본 입자가 있어.
그 두가지는 질량을 구성하는 페르미온과, 힘을 중간에서 나르는 보존이지.
종종 이 입자들을 질량과 같은 속성으로 정렬하지.
이 입자들의 질량을 잴 수 있지만
이 질량이 어디서 오는지 왜 질량을 가지고 있는지 몰라.
그래, 이 힉스 장이란 것은 질량을 머라고 설명하지?
음. 입자가 힉스 장을 지나게 되면, 그것은 힉스 장과 상호 작용하고 질량을 얻게 돼.
더 많이 상호 작용할수록, 더 많은 질량을 얻게 되지. 그래, 좀 알겠어. 근데 그게 정말 알아야 할만큼 중요해?
힉스 장이 없다면 어떻게 되지?
힉스 장이 없다면, 이 세계가 전혀 존재하지 않게 될거야. 별도, 행성도, 공기도 다른 어떤 것도 없어질 거야.
심지어 그 스푼도, 네가 먹고 있는 아이스크림도 말야.
정말 안 좋은데? 그래, 근데 힉스 보존은 어디서 있는 거지?
오 그래. 내 쉐이크에 있는 체리를 봐.
내가 먹어도 될까? 아직 안돼. 이걸 비유하는 데 먼저 써야 돼.
알았어. 그 체리가 힉스 보존인 거군.
아냐. 틀려. 체리는 힉스 장을 떠도는 입자야.
쉐이크, 이 쉐이크는 체리에 질량을 부여하지. 이제 알았어. 쉐이크의 분자들이 힉스 보존이구나.
음, 좀 더 가까이 보면, 그것은 힉스 장에 자극을 주어 힉스 보존을 만들게 돼.
예를 들어, 쉐이크에 체리를 떨어뜨려서 에너지를 주려고 하는 것처럼 말야.
그럼 바에 엎질러진 물방울들이 힉스 보존인거지?
거의 맞았어. 물이 튀는 그 자체가 힉스 보존이야.
진심이야? 음, 그게 양자역학이 우리에게 가르치는 바야.
사실 모든 입자들은 장으로 인한 자극 그 자체야.
그래, 알았어. 왜 너희들이 입자 물리학이 무척 멋지면서 이상하다고 하는지 알겠어.
그렇지, 좀 이상하다고 할 수 있어. 일상 생활과는 달라.
힉스 보존은 힉스 장의 자극이야.
힉스 보존을 찾으면 힉스 장이 존재한다는 걸 알게 되지.
맞아, 그걸 찾아 이게 존재한다는 걸 알면 모든 게 끝이겠구나!
그럼 입자 물리학엔 어떤 게 남아 있어? 사실은 이제 막 시작했어.
네가 알 듯이, 이건 컬럼부스가 인도로 가는 새로운 항로를 찾았다고 볼 때와 비슷해.
그가 새로운 것을 찾은 것은 맞지만 그가 기대했던 것은 아니었지.
그래서 우리가 찾은 것이 정말 힉스 보존인지 확인할 필요가 있어.
맞아 보이지만 확실히 하기 위해 그것의 성질을 측정해야 돼.
어떻게 해야지? 더 많은 정보를 수집해야지.
이 새로운 보존은 가볍고 더 안정된 입자로 쪼개지고 붕괴될 때까지 정말 짧은 시간동안 존재해.
이 입자들을 측정해서 보존의 성질들을 알아낼 수 있어.
정확하게 무얼 찾는 거야?
표준 모형은 힉스 보존이 얼마나 자주 어떤 방식으로 다양한 가벼운 입자들로 붕괴하는지 예측해줘.
따라서 찾아낸 입자가 표준 모형에서 예측한 것인지 알고 싶고,
또는 다른 이론 모델에 맞는지도 보고 싶어.
models. 그래서 다른 모델에 맞는 거라면?
그게 훨씬 더 흥미롭지. 사실 그게 과학이 발전하는 방식이야.
새로운 모델이 관측에 더 들어 맞다면 예전 모델을 새로운 모델로 바꾸곤 하지.
그렇군, 힉스 보존을 찾는 것은 탐험의 방향을 제시하는 것 같군.
마치 컬럼부스가 서쪽으로 향했듯이 말야. 그렇지. 이제 정말 시작이야.