저의 아뒤가 나오니, 얼굴이 화끈입니다.
아는 만큼만, 최선을 다해서, 말씀드립니다.
LHC(Large-Hadron-Collider)는 /입자 가속기/의 하나입니다.
입자를 가속하면, 입자가 힘이 쎄지고, 그래서 충돌시키면서,
튀어나오는 것들을 보면서
자연을 이루는 근본입자(elementary particles)를 공부하는 기계지요.
Hadron 이란, 핵(nuclei) 속에 있는 입자를 말합니다.
양성자(proton), 중성자(neutron)등이 있지요.
그래서, LHC 는 양성자를 가속할 수 있는 /유일한/ 기계가 될 것입니다.
(물리는 모르는 물질을 연구할 때, 돌맹이를 던져서,
튀어나오는 것들, 방향, 에너지들을 보면서 추측합니다.
x-ray도 이러한 방법 중의 하나지요.
x-ray는 빛(photon)을 던집니다.
가속기의 크기가 클수록, 돌맹이가 클수록,
공부하고자 하는 입자를
좀더 정확히, 그리고 더 큰 것들에 관하여 알 수 있습니다.
물론 더 비싸지요. )
현재(as of 2007)까지는,
New York 의 Brookhaven National Lab (BNL) 이, 세계에서
가장 강력한 입자 가속기를 가지고 있습니다.
돌맹이 하나당 8.86 G eV의 에너지를 가지지요 .
지금 만드는 LHC에서는 돌맹이 하나당 7 T eV를 가지게 됩니다.
왜 LHC를 만드느냐 하면, 많은 목적 중에서
Higgs Boson이라는 입자를 발견하기 위함입니다.
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물리학자는 자연을 만드는 기본입자(elementary particles)를
알고자 많은 노력을 해 왔습니다.
현재로서(as of 2007) 가장 인정받는 이론인 standard model은
기본 입자를 세가지로 구분합니다.
(1) 물질(matter)를 이루는 입자들.
(2) 힘을 매개하는 입자들.
(3) 질량(mass)이 존재하게 만드는 “특별한” 입자입니다.
(1)
물리학자는, 물질(matter)이 우주의 4% 를 이루고 있다고 알고 있습니다.
나머지 96% 는 인간이 만든 detector 에 포착되지 않는 특수한
것들(things) 로 이루어져 있다고 생각하며,
따라서 현재로는 전혀 알 수가 없는 것들로 이루어져 있습니다.
그것들은 암흑물질(dark matter)라고 이름지어 졌습니다.
(2)
자연에는 4개의 힘이 존재합니다.
중력, 전자기력, 강력, 그리고 약력 이지요.
이들은 이들을 매개하는 입자들로 인해서, 힘을 보여 줍니다.
즉, 전자기력을 매개하는 것은 빛(photon)이며,
약력을 매개하는 것은 W와 Z boson입니다.
1968년에 물리학자는 전자기력과 약력은, 사실은,
하나의 현상이라는 것을 알게 됩니다.
그런데, 문제가 생겼는데, 그러면, 빛과 W,Z boson은
최소한 사촌일텐데,
엄청난 차이가 존재한다는 것입니다.
빛은 질량이 zero 이지만, W,Z boson은 질량이 각각
80 G eV, 91 G eV 인 엄청 무거운 것들이라는 것입니다.
(전자는 질량이 511 keV 이며, 양성자는 전자보다 2000 배 더 무겁지요)
이 문제를 해결하기 위해 물리학자는 질량에 대한
새로운 이론을 내 놓았지요.
질량이란, 타이어의 balance를 재는 것과 같다는 것이지요.
타이어를 balance 기계에 넣고, 돌리면,
정확히 balance가 맞으면, 잘 돌아갑니다.
이경우, symmetric 하다고 하고, 질량이 zero 라고 합니다.
만일, 타이어가 한쪽으로 마모가 되면, 울퉁불퉁하고, 뒤뚱이며
돌아가지요,
이 경우를 symmetry가 깨졌다고 하고, 질량이 생겼다고 합니다.
이러한 방식으로, 물리학자들은,
단 하나의 특별한 입자를 제외하고, 모든 기본입자는 질량이
zero 였는데, 비뚤이게 돌아가는 방식에 따라서,
질량이 정해졌다고 생각합니다.
(3)
그리고, 그 특별한 입자를 Higgs Boson이라고 이름지었고,
그것이 바로, 질량을 부여하는 입자라는 것입니다.
이 Higgs Boson은 질량이 커서( 115 G eV ~ 180 G eV) ,
기존의 입자가속기로는 이것을 만들기가 불가능했으나,
LHC 로는 가능하다고 생각합니다.
만일, LHC 에서, Higgs Boson을 만들어 내어서, 그것의 존재를
증명한다면, standard model 이라는 이론이 정확하다는 증거로
삼을 수 있습니다.
만일 Higgs Boson이 발견되지 않는다면,
standard model은 반격을 받겠지요.
물리라는 학문은, 하나의 이론이 100 가지를 설명해도,
하나를 틀리면, 거부됩니다.
standard model 은 지금까지 모든 것을 설명해왔으며,
정확한 이론으로 알고 있는데, 이게 틀리면,
인간이 알고 있는, 입자에 관한 지식은 모두 틀린게 됩니다.
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LHC 는 다른 목적도 많습니다.
예를 들어, 암흑물질도 공부하고,
중력도 공부하려고 하지요.
*타임머쉬은 물리학에서는 원초적으로 불가능하다고 봅니다.
기본 생각은 causality 를 위반한다는 것이지요.
Causality는 시간의 순서가, 반드시 cause(원인) 다음에 effect (결과)가
와야한다는 것입니다.
이것이 위반되는 것은, 물리에서 영구기관이 거부되듯이,
불가능하다고 봅니다.
*빅뱅을 재현한다는 표현은, 너무 거창하구요
빅뱅때, 나타나는 입자들을 공부하는 것이지요.
LHC는 아직 완성되지 않은 것이므로,
사고는 건설 안전 사고, 그리고 test 사고 였습니다.
http://
en.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider#Construction_accidents
