우주 만물은 무엇으로 구성돼 있나

우주 만물은 무엇으로 구성돼 있나

'금요일에 과학터치' Kaon 입자의 신비

 

“케이온(Kaon) 입자는 쿼크(Quark)가 2개로 이뤄진 입자로서 관측과 계산이 편리해 많은 실험에 쓰이고, 표준모형을 검증하기에 최적입니다. Kaon 입자의 섞임을 계산하기 위해서는 슈퍼컴퓨터의 역할이 중요합니다.”

5일 서울 정독도서관에서 열린 금요일에 과학터치에서 ‘Kaon 입자, 그 신비의 세계를 찾아서’라는 주제로 강연한 윤보람 서울대 물리천문학부 연구원은 Kaon 입자에 대해 이와 같이 요약했다.

▲ 우주 만물은 무엇으로 구성되어 있을까? ‘표준 모형’ 이론은 우주가 어떻게 생겨났는지에 대해 가장 사실에 근접한 가설로 평가받고 있다. ⓒTheScienceTimes

우주 만물은 무엇으로 구성되어 있을까? 우주 탄생을 설명하는 ‘표준모형’ 이론에 따르면 우주 만물은 전자기력, 약력, 강력, 중력의 4가지 기본적인 힘에 따라 움직이는 6개 쿼크(Quark)와 6개 렙톤(Lepton) 입자가 어떻게 결합하는지에 따라 구성된다.

윤 연구원은 “모든 물체는 원자로 이뤄져 있는데 각각의 원자는 전자와 원자핵으로 구성되고, 원자핵은 다시 양성자와 중성자로 구성된다. 양성자와 중성자는 더 작은 입자로 구성되는데 이것이 바로 쿼크(Quark)로서 물질의 최소 단위인 소립자를 구성하는 기본입자라고 생각하면 된다”고 설명했다.

이어 그는 “표준모형이 성립하려면 이들 입자 외에 모든 소립자에 질량을 부여하는 별도의 입자인 힉스 입자(Higgs bosson)가 필요하다”며 “만약 힉스 입자가 없었다면 모든 입자들은 전부 질량 없이 빛의 속도로 날아다닐 것”이라고 말했다.

지난 7월 세계 최대 규모의 강입자충돌가속기(Large Hadron Collider)를 운영 중인 스위스 제네바에 있는 유럽입자물리연구소(CERN)는 힉스 입자로 추정되는 새로운 입자를 발견했다고 발표한 바 있다.

윤 연구원은 “이러한 내용을 연구하는 것이 입자물리학”이라며 “입자물리학은 세상을 구성하는 가장 기본적인 입자들을 다루는 분야로, 물질을 구성하고 있는 입자가 무엇인지 찾고 입자들 사이의 상호작용을 탐구하는 학문"이라고 설명을 덧붙였다.

▲ 5일 서울 정독도서관에서 열린 ‘금요일에 과학터치’에 참석한 학생들이 OX 퀴즈를 풀고 있는 모습 ⓒ권시연

당초 이 강연은 이원종 서울대 교수가 하기로 되어 있었다. 미국 학회에 간 이 교수를 대신해 강연한 윤 연구원은 “의외로 초등학생들이 많아 놀랐고 먼 거리에서 강연을 들으러 오는 학생들이 기특하다”고 소감을 밝혔다.

이어 그는 “아직 학년이 어린 만큼 당장 진로를 결정할 필요는 없다. 부담감 없이 다양한 분야를 배우고 대학교 수업을 들은 후에 판단해도 늦지 않을 것”이라고 말했다. 그 역시 학부에서 식품생명공학을 전공하고, 관심 분야인 물리와 컴퓨터를 활용하는 학문의 교집합을 찾아 물리천문학부에 진학했다고 밝혔다.

물리 교사의 추천으로 처음 금요일에 과학터치를 찾은 인천 삼삼고등학교 2학년 학생 7명은 새로운 사실을 알게 돼 흥미로웠다고 입을 모았다. 일부 학생은 교내 과학부 활동을 하고 있고 과학에 관심이 많다고 밝히며, 다음 주는 시험기간이라 참석하지 못할 것 같다고 아쉬움을 드러냈다.

도입 강연을 맡은 홍현진 잠일초등학교 교사는 환경관련 OX 퀴즈, 낱말 맞추기, 낱말 조각맞추기를 했다.

과학지식 나눔의 장이 되어온 ‘금요일에 과학터치’는 매주 금요일 6시 30분 서울, 부산, 대전, 광주, 대구에서 열리고 있다. 서울은 정독도서관(종로구 화동)에서 진행되고 누구나 무료로 들을 수 있다.

권시연 객원기자 | navirara@naver.com 저작권자 2012.10.09 ⓒ ScienceTimes