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두 남자가 바에 들어섭니다.
정말?
정말이지.
두 남자가 바에 들어섭니다.
아이스크림을 파는 바에요:
데이브는 세른의 강입자 충돌 실험단에서 일하는 물리학자에요.
입자 물리학의 유럽 실험실이죠.
스티브는 블루스 가수구요.
"데이브, 잘 지내?"
"스티브, 만나서 반가워!"
"저는 초코렛 아몬드 아이스크림 큰 것으로 주세요."
"저는 바닐라 쉐이크로요."
"이봐, TV 에서 강입자 가속기에 대한 보도를 봤어.
감지기에서 별 쓸데없는 것을 찾았다며?"
"글쎄, 꼭 그렇진 않아.
보손이라는 걸 찾았지. (보손:소립자·복합 입자 )
아마 힉스 입자일거야."
"그게 뭔데?"
"입자 중에 하나지."
"너는 항상 입자를 찾고 있잖아?"
"그렇지, 하지만 이번에 찾은 것은
힉스 장이 실제로 존재할 지도 모른다는 의미가 있어."
"장? 어떤 장인데?"
"힉스 장이지.
피터 힉스라는 사람의 이름을 딴거지,
사실 다른 많은 사람들이 그 생각에 공헌을 한거긴 하지만...
사실 그건 옥수수가 자라는 그런 밭이 아니라
이 세상 전체에 퍼져 있는,
눈으로 볼 수 없는 가상적인 힘의 장이지."
"그렇군, 좋아.
그게 이 세상에 퍼져 있으면
내가 왜 본 적이 없을까?
그거 좀 이상한데."
"음, 사실 그렇게 이상한 것은 아냐.
우리 주변의 공기를 생각해 보라구.
공기는 볼 수도 냄새 맡을 수도 없잖아.
어쩌면 어딘가에서는 그럴 수 있을지도 모르잖아.
하지만 우리는 복잡한 기구로 공기가 있다는 것을 감지해내지,
우리 몸도 그런거구.
우리가 뭔가 볼 수 없다는 것은
그것이 실제로 존재하는지 아닌지
정하는 걸 좀 더 어렵게 만들 뿐이지."
"그래, 계속해 봐."
"그래서 우리들은 이 힉스 장이 우리 주변을 둘러싸고 있다고 생각하지,
우주 전체 어디든지 말이야.
그게 하는 작용은 아주 특별해 -
모든 기본 입자에 질량을 주거든."
"기본 입자가 뭔데?"
"기본 입자란 구조가 없어서
더 이상 쪼갤 수 없는
입자를 부르는 말이야.
이런 것은 세상을 이루는 기본 건축물 같은거지."
"나는 원자가 그런 건 줄 알았어."
"음, 사실 원자는 아주 작은 요소들로 되어 있지,
양자, 중성자, 전자 같은 것들 말이야.
전자는 기본 입자이기는 하지만
중성자나 양자는 그렇지 않아.
이 두가지는 쿼크라고 하는 다른 기본 입자로 만들어져 있어."
러시아 인형 이야기 같이 들린다.
끝이 있기는 한 거야?"
"사실, 우리도 잘 몰라.
지금 우리가 이해하는 바는
정상 모델(Standard Model)이라고들 하지.
그 안에는 두 가지 종류의 기본 입자가 있어:
물질을 이루는 페르미온과
힘을 전달하는 보손이지.
떄로는 이 두 입자를 질량과 같은
그 성질에 따라서 순서를 정하는데,
우리는 입자의 질량을 측정할 수 있거든.
그런데 우리는 사실 그 질량이 어디서 나온다거나
질량이 왜 존재하는지는 모르지."
"그러면 이 힉스 장이 질량을 어떻게 설명하는데?"
"음, 입자가 힉스 장을 통과할 때,
입자가 상호 작용해서 질량을 얻게 되는거지.
상호 작용이 많을 수록, 더 많은 질량을 얻게 돼."
"좋아, 약간은 알아 듣겠군. 그런데 그게 그렇게 중요한 건가?
내 말은, 힉스 장이 없으면 뭐가 어쨌다는 건데?"
"힉스 장이 없으면
세상이 존재할 수 없게 돼.
별도, 행성도, 공기나 그 어떤 것도 존재할 수 없어.
심지어 수저나 네가 먹고있는 아이스크림도 없어."
"그건 별론데.
좋아, 그러면 이 힉스 장이란 것이 사물에 어떻게 적용되는데?"
"음, 그건, 내 쉐이크에 있는 체리 보여?"
"내가 먹어도 돼?"
"아니, 아직은 안돼. 그걸 먼저 비유로 삼을 거거든."
"그래 좋아. 체리가 힉스 입자로군."
"꼭 그런건 아니야.
체니는 힉스 장인 쉐이크를 통과하는 입자가 되는거지.
쉐이크가 체리에 질량을 주게 되는거야. "
"아, 알아 들었어. 그러니까 쉐이크 분자가 힉스 입자가 되는거구나!"
"응, 거의 이해를 하고 있구나.
분자가 힉스 장의 전기를 얻어서
힉스 입자를 만들어내는 거지.
예를 들어서, 내가 이 체리를 쉐이크에 떨어뜨려서
에너지를 더한다면 말이지,
그러면 탁자에 떨어진 방울이
힉스 입자로구나."
"거의 맞았어! 튀어오른 것이 바로 힉스 입자인거야."
:정말 그래?"
"음, 그게 양자역학이 우리에게 알려주는 바야.
사실 모든 입자는 장의 전기인거지."
"아 알았어, 이제야 사람들이 입자 물리학을 좋아하는 이유를 좀 알겠네.
그거 멋진데,
이상하지만 멋있어."
"그래, 네가 보기엔 이상할지도 모르지만
일상과는 조금 다르지.
힉스 입자는 힉스 장의 전기인거야.
힉스 입자를 찾음으로써
우리는 힉스 장이 존재하는 것을 알게 되는거야. "
"맞아. 지금 네가 찾은거야.
우리는 이 힉스 장이 있다는 것을 알고."
"다 된거지?
입자 물리학에 다른 게 뭐가 더 있어?"
"사실 이제야 시작한 건데,
그건 마치 콜럼버스가 처음
인도까지 가는 길을 찾았다고 생각했을 때와 비슷한 거야.
사실 콜럼버스는 새로운 것을 찾았는데도
자기가 기대하던 바로 그것은 아니었거든.
그래서 처음에 우리는 우리가 찾아낸 보손이
정말 힉스 입자인지 확인할 필요가 있는거지.
딱 맞는 것 같지만 확실히 하려면
그 성질을 측정해봐야 하는거야."
"그걸 어떻게 하는데?"
:훨씬 더 많은 자료를 수집하는거지.
이 새로운 보손이라는 것은 극히 짧은 시간 동안만 존재하거든,
깨져 없어지거나 더 가볍고
안정적인 입자로 붕괴하기 전까지 말이야.
이런 입자들을 측정해서
보손의 성질에 대해 알게 되는거야."
"그럼 정확하게 알고자 하는게 뭔데?"
"일반적인 모델을 이용하면
힘스 입자가 얼마나 자주, 혹은 어떤 방식으로
가볍고 다양한 입자로 붕괴하는지 예측할 수 있지.
그래서 우리는 우리가 찾아낸 분자가
일잔적인 모델에 의해서 예측했던 바로 그것인지 알고 싶어하는거지.
아니면 그것이 다른 이론적 모델에 적합할 가능성이 있는지 알고 싶은거야.
"다른 이론적 모델에 적합하다고?"
"그건 더 대단한데!
사실 과학이 그렇게 발전한거지.
구식 모델을 새로운 것으로 바꾸는 것 말이야.
우리가 관측한 것을 더 잘 설명하는 것으로 말이야."
"그렇지, 그러니까 이건 마치
힉스 입자를 찾는 것은 탐험의 방향을 주는 것과 같아.
그러니까, 콜럼버스의 선원들이 서쪽으로 향했던 것처럼 말이야."
"바로 그거야! 이건 정말로 아직 시작에 불과한 거야."