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[칼럼] '힉스 입자'와 제5의 힘

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▲고병원 고등과학원 교수
지난 7월 4일 오전 9시(한국시간 오후 4시) 스위스의 제네바에 위치한 유럽 핵물리 연구소(CERN)에서 힉스 입자로 추정되는 새로운 입자를 발견했다고 발표했다. 힉스 입자는 지난 40여 년간 물리학계에서 찾아온 기본입자로서 이번 CERN의 발표로 물리학은 새로운 시대에 진입하게 됐다고 할 수 있다.

이번에 발견된 새로운 입자가 과연 표준모형의 힉스입자인지 그와는 성질이 다른 새로운 입자인지를 규명하기 위해서는 좀 더 시간이 필요하며 현시점에서 가장 중요한 과제다. 이를 위해서는 거대강입자 가속기(LHC=Large Hadron Collider)에서 양성자 대신에 전자와 양전자를 충돌시키거나 국제선형가속기를 새로 건설하는 등 여러 가지 가능성이 논의되고 있다.

인류는 오랫동안 우주만물이 무엇으로 이루어져 있을까 하는 의문을 가져왔으며 이 질문에 대한 답이 현대 입자물리학의 표준모형에 의해 주어진다. 흔히 물질의 기본이라고 불리는 원자를 계속 쪼개어 본 결과 원자는 전자와 핵, 핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있다는 것을 알게 됐다. 그리고 양성자와 중성자도 계속 쪼개본 결과 쿼크와 글루온이라는 기본입자로 되어있다는 것을 알게 됐다.

표준모형에 따르면 6가지 종류의 쿼크와 전자와 전자중성미자를 포함하는 6개의 경입자들이 우주를 이루는 기본입자이며, 이들은 전자기력, 약한 핵력, 강한핵력, 그리고 만유인력(중력)을 통해 서로 상호작용을 한다. 표준모형이 지금까지 미완성으로 남아있었던 이유는 소위 '신의 입자'라고도 불리는 힉스 입자가 발견되지 않았기 때문이다.

힉스 입자는 지금까지 발견된 모든 입자들의 질량을 만들어주는 매우 중요한 기본입자이며, 이번에 발견된 입자가 가까운 미래에 힉스입자로 판명된다면 표준모형이 드디어 완성됐다고 볼 수 있다. 아울러 위에서 설명한 4가지 힘과는 전혀 다른 새로운 제5의 힘을 발견했다고 할 수 있으며 이는 자연과학에서 매우 획기적인 일이다.

하지만 이번에 발견된 새로운 입자가 표준모형의 힉스입자로 판명이 난다고 해도 입자물리학의 모든 문제가 해결되는 것은 아니다. 우선 힉스입자의 질량이 왜 그렇게 가벼운지를 이해해야 하는데 이에 대한 많은 이론 중에 가장 초대칭모형이다.

만일 초대칭모형이 맞다면 아직까지 LHC에서 초대칭입자들이 발견되지 않았다는 사실을 이해해야 설명해 줄 수 있어야 한다. 그 외에도 우리가 사는 공간이 3차원이 아니라 부가차원을 가지고 있다는 이론도 있는데 이 경우에도 LHC에서 부가차원의 효과를 볼 가능성이 많다.

이런 이유로 LHC에서 힉스입자 이외에도 새로운 입자들을 발견할 것이라고 많은 학자들이 기대하고 있다. 반면에 만일 이번에 발견된 입자가 힉스입자가 아닌 것으로 판명된다면 표준모형을 수정, 확장해야 한다. 입자물리학자들의 연구과제가 더욱 더 많아질 것이다. 힉스 입자 이외의 새로운 입자의 발견이 가장 바람직한 시나리오라고 할 수 있다.

 

▲우주의 에너지 구성 현황
한편 20세기 말에 들어와서 입자물리학과 우주론에서 더욱더 믿기 어려운 사실이 밝혀졌다. 우리가 만물의 근원이라고 믿고 있던 원자는 우주의 겨우 4% 정도밖에 안되고 우주 에너지의 대부분은 암흑물질과 암흑에너지로 되어있다는 것이다.

 

결국 우주의 대부분은 우리가 모르는 것들로 이루어져 있다는 사실이다. 이러한 관측결과는 물리학자들에게 새로운 문제를 던져줬으며 암흑물질을 설명하기 위해서는 기존의 표준모형이 적절히 수정, 확장돼야 한다. 현재 많은 학자들이 암흑물질과 암흑에너지를 이해하기 위해서 불철주야 연구를 하고 있다.

이번에 중요한 발견을 발표한 CERN 연구소의 거대 강입자 가속기(LHC)는 인류 역사상 가장 위대한 과학기술의 집약물로서, 이집트의 피라미드나 중국의 만리장성 등에 비견될 수 있다. 그리고 LHC가속기가 있는 CERN연구소는 영화 “천사와 악마”의 주요무대이기도 하다. LHC 가속기 링의 둘레는 약 27km로 천천히 걸으면 약 7시간이 걸린다.

이 가속기 링은 지하 100m 정도의 깊이에 위치해 있고, 그 링의 내부를 양성자가 각각 4 TeV라는 어마어마한 에너지를 가지고 반대방향으로 돌다가 충돌하며 온갖 새로운 입자들을 만들어낸다. 4 TeV의 에너지를 가지는 양성자는 빛과 거의 같은 속도로 움직인다. 빛보다 1초에 겨우 8m 정도만 느리게 갈 뿐이다.

LHC 가속기 내부는 영하 271.3도로 우주에서 가장 추운 곳이며 달에서의 기압의 1/10정도에 해당하는 초진공 상태이다. 즉 우주에서 가장 최극한의 조건 속에서 두개의 양성자가 충돌을 일으키는 것이다. 또한 LHC실험에서 얻어지는 막대한 양의 데이터를 처리하기 위해 전 세계의 컴퓨터를 이용하는 GRID가 개발되기도 하였다.

이와 같이 일상생활이나 국가경제에 전혀 도움이 되지 않을 것 같은 최첨단 기초과학을 하기 위해서는 새로운 기술개발이 절대적으로 필요하다. 따라서 관련된 과학기술분야가 반드시 발전하게 되고 결국 막대한 부가가치를 창출하게 된다. 선진국들이 기초과학에 많은 투자를 하는 이유가 여기에 있다. 지금까지 기초과학에서 얻어진 연구결과는 시간이 흐른 후에 수많은 형태로 응용되어 왔다.

예를 들어 휴대폰의 기본원리인 전자기파에 대한 연구는 맥스웰이라는 영국물리학자에 의해  19세기말에 이루어졌고, GPS의 정확도에 필요한 시간에 대한 중력효과 보정은 1917년에 발표된 아인슈타인의 일반상대론에 등장한다.

하지만 매우 흥미로운 사실은 이들 맥스웰이나 아인슈타인 모두 본인들의 이론들이 먼 훗날 거의 100년이나 지난 뒤에 휴대폰이나 GPS에 적용되리라고 전혀 예측하지 못했다는 것이다. 기초과학이란 원래 그런 것이다.

과일나무(유실수)의 뿌리에 해당하는 것이 기초과학이고 그 나무에 열리는 과실이 실생활에 응용되는 결과물이라고 생각하면 될 것이다.  좋은 과일을 얻기 위해서 나무의 뿌리가 튼튼해야함은 너무나 자명하다.

현재 상당수의 국내의 학자들과 연구원 및 대학원생들도 정부의 지원을 받으면서 LHC실험에 참여하고 있다. LHC 및 향후 CERN에서 진행하게 될 여러 실험에 참가하는 국내 연구진이 증가할 필요가 있다. 이런 거대실험에 참여해 다른 나라의 과학자들과 경쟁은 월드컵이나 올림픽처럼 국가간의 지적인 올림픽이라고 할 수 있다. 이를 위해서 국민들의 관심과 정부의 지원이 절대적으로 필요한 시점이다.

< 고병원 고등과학원 물리학부 교수>


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[뉴스핌 Newspim] 최영수 기자 (dream@newspim.com)

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정동영 업무보고 논란 [서울=뉴스핌] 유신모 외교전문기자 = 청와대 영빈관에서 5일 열린 외교·안보 분야 정부 부처의 대통령 업무보고에서 정동영 통일부 장관의 '한반도 평화공존 발전 구상'과 업무보고 발언이 논란을 빚고 있다. 이날 정 장관의 발언 중에는 정부 내 조율을 거치지 않은 사안을 정책으로 추진하겠다고 공언한 것이 있는가 하면 사실 관계에 맞지 않은 설명도 있었다. 이재명 대통령은 공개적으로 신중을 기해 달라고 경고했고, 조현 외교부 장관은 '이상주의적 희망에 근거한 비현실적 구상'이라는 비판을 내놨다. 그동안 정 장관의 대북 정책 관련 발언이 물의를 빚은 적은 여러 번 있지만 대통령과 유관 부처 장관이 공개적으로 부정적 입장을 표명한 것은 이례적이다. 정 장관의 무리한 대북 접근법과 월권을 제어해야 한다는 목소리도 높아지고 있다. [정동영 통일부 장관이 지난달 23일 오후 서울 종로구 정부서울청사에서 취임 1주년 기자간담회를 하고 있다. [사진=통일부] 2026.07.23 ◆통일부 장관 권한 넘어선 주장 정 장관은 이날 업무보고에서 '한반도 평화공존 발전 구상'을 설명하면서 이재명 정부 2년차 핵심 과제로 상호 존중·평화적 갈등 해결·핵 없는 한반도 등 3대 기본 방향을 제시했다. 정 장관은 "대결과 혐오의 언어는 멈춰야 한다"면서 주적 용어 대체를 주장했다. 지난 25년간의 CVID(완전하고 검증가능하며 되돌릴 수 없는 비핵화) 구도는 이미 무너졌다고도 했다. 또 "현 시점에서 흘러간 선(先)비핵화만 되뇌는 것은 현실을 바꾸는 데 힘이 되지 않는다"고 주장했다. 정 장관은 또 "정전 체제를 평화 체제로 바꾸는 논의에 착수하겠다"면서 "북·미 정상회담 견인과 함께 4자 대화의 동력을 확보하기 위해 최선을 다할 것"이라고 말했다. 하지만 이 대통령은 정 장관의 구상에 대부분 제동을 걸었다. 이 대통령은 "평화공존 정책이 정치적으로 악용되는 측면이 있다"며 "많이 조심하셔야 한다"고 지적했다. 북한을 다른 이름으로 불러야 한다는 주장에는 "표현에 꼬투리가 잡혀 정쟁으로 휘몰아 들어가면 원래 하고자 했던 데에서 오히려 나쁜 상황이 초래될 수 있다"고 경고했다. 이 대통령은 남북 신뢰 구축을 위해 9·19 군사합의를 선제적으로 복원해야 한다는 정 장관의 주장에 대해서도 "우리의 선의대로 하는 게 과연 한반도의 평화와 안정에 플러스냐, 결론적으로 약간의 의문이 들 때도 있다"며 부정적으로 반응했다. 조현 외교부 장관은 업무보고 사후 브리핑에서 정 장관이 언급한 '4자 회담'에 대해 "이상주의에 근거한 어떤 희망이라 하더라도 그건 아직 조율되지 않은 방법"이라며 "여러분들께서 디스카운트해 주시면 좋겠다"고 선을 그었다. 정 장관이 9월 러시아 블라디보스토크에서 열리는 '동방경제포럼(EEF)'을 언급하며 "정부 차원에서 (참석을) 검토하고 있다"고 발언한 데 대해서도 조 장관은 "그것은 외교부의 몫"이라며 "아직 거기까지 진도가 나가지 않았다"고 잘랐다. 정 장관이 이날 소개한 대북 구상과 설명은 정부 내 조율을 거치지 않았다는 점에서 문제가 있다. 특히 주적 표현 대체와 국호 사용, 9·19 군사합의 복원, 4자회담 추진 등은 통일부 장관이 결정할 사안이 아니어서 월권이라는 지적이 나오고 있다. 이 대통령은 정 장관의 업무보고를 듣고 난 뒤 "여기 업무보고에 발표했다고 승인난 건 아니다"라고 재차 확인했다. 정부의 한 소식통은 "정 장관의 발언 내용은 대부분 국가안전보장회의(NSC)를 거쳐 결정된 사안이 아닌 정 장관의 개인적 생각에 가깝다"며 "안보 관련 부처 장관이 정부의 공식 정책이 아닌 사안을 추진하겠다고 업무보고를 하고 대통령의 면전에서 '국군통수권자가 나서야 한다'고 주장한 것은 심각한 문제"라고 지적했다. 이재명 대통령이 5일 청와대 영빈관에서 열린 통일 외교 국방 등 외교 안보 부처 업무보고에서 발언하고 있다. [사진=청와대] 2026.08.05 ◆시대착오적 접근, 대북 인식 오류 더욱 문제인 것은 정 장관의 이같은 주장이 현 시점에서 이미 참고가 될 수 없는 과거의 경험 또는 사실과 다른 인식에 기반하고 있다는 것이다. 정 장관이 주장하는 구상은 급격히 변화하고 있는 북한의 전략과 한반도 및 국제 정세를 전혀 반영하지 못하고 있다는 비판이 제기되고 있다. 정 장관이 "흘러간 선(先)비핵화만 되뇌는 것은 현실을 바꾸지 못한다"고 언급한 것은 지금까지의 대북 접근법을 호도하고 있다. 북핵 위기 발발 이후 지금까지 모든 핵 협상에서 한국이나 미국은 북한에 선비핵화를 공식적으로 요구한 적이 없기 때문이다. 지금까지의 북핵 협상은 북한의 비핵화 조치에 한·미가 상응하는 대가를 제공하는 방식으로 이뤄졌다. 1994년 북·미 제네바 기본합의는 핵시설 동결과 중유 제공의 교환이었다. 2005년 9.19 공동성명도 북한의 비핵화 조치의 모든 단계에 상응조치를 제공하는 '행동 대 행동' 원칙이 적용됐다. 대북 협상에 관여했던 한 전직 관료는 "모든 북핵 협상은 북한의 비핵화 조치와 한·미가 제공하는 상응조치를 어떻게 정교하게 배열하느냐가 관건이었다"면서 "정 장관의 발언은 지금까지 한·미가 북한에 먼저 핵을 포기해야 대화할 수 있다는 정책을 고수해 현 상황에 이르게 됐다는 잘못된 인식에서 비롯된 것으로 보인다"고 말했다. 정 장관이 "지난 25년간의 CVID 구도가 무너졌다"고 말한 것도 비핵화의 개념에 대한 이해 부족이라는 비판이 제기되고 있다. 북핵 문제에 정통한 외교 소식통은 "어떤 명칭을 붙이든 핵을 제거한 뒤 이를 검증하고 재발 방지 조치를 하는 것은 비핵화에 반드시 포함되어야 하는 기본적 절차"라며 "CVID는 안 된다고 말하는 것은 북한의 비핵화 조치를 검증도 하지 않고 언제든 되돌릴 수 있도록 합의하자는 말과 같다"고 지적했다. [서울=뉴스핌] 이길동 기자 = 조현 외교부 장관이 5일 오후 서울 종로구 정부서울청사 별관에서 2026년 하반기 업무보고 사후브리핑을 하고 있다. 2026.08.05 gdlee@newspim.com ◆안보 리스크 키우는 통일부 장관 정 장관은 지난해 취임 직후부터 청와대와 외교부를 제치고 통일부가 북한과 관련된 모든 정책을 주도해야 한다는 주장을 펴면서 단독 질주를 거듭해왔다. 북한의 '적대적 두 국가' 주장을 변형한 '평화적 두 국가'를 지향해야 한다고 주장하면서 이에 문제점을 지적하는 목소리를 무시했다. 외교부가 미국과 북한 문제를 논의하는 것에 대해 "한반도 정책과 남북관계는 주권의 영역이며 동맹국과 협의의 주체는 통일부"라고 주장해 물의를 빚었다. 문재인 정부 시절 한·미 워킹그룹이 남북관계 파탄 원인이었다고 사실과 다른 주장을 폈다. 지난해 업무보고에서는 국제정세를 감안하지 않고 남북대화 재개에만 초점을 맞춘 비현실적 내용으로 논란을 빚었다. 정부 내 조율도 거치지 않고 독자 대북제재인 5·24 조치를 해제하고 9·19 군사합의 비행금지구역 복원을 추진하겠다는 방침도 밝혔다. 지난 4월에는 평안북도 구성시에 우라늄 농축 시설이 있다고 말해 파장을 일으켰다. 미국은 이 발언을 계기로 한국과 대북정보 공유를 제한했다. 이 조치는 지금도 계속되고 있는 것으로 알려졌다. 정 장관이 이처럼 정부의 공식 결정을 거치지 않은 사안을 정부 정책인 것처럼 주장하며 좌충우돌하는 배경에 대해 여러가지 해석이 나온다. 북한 문제에서 조기에 성과를 거둬야 한다는 조급증과 자신의 존재감 과시 욕구가 작용하고 있다는 평가가 많다. 일각에서는 정 장관이 2007년 민주당 대선후보였을 때 이재명 대통령이 캠프에서 비서실 부실장으로 활동한 전력이 있다는 것을 들어 "정 장관이 아직도 이 대통령을 아랫사람으로 생각하고 있는 것 아니냐"는 비판을 내놓기도 한다. 한·미 관계와 북한 문제를 오래 다뤘던 전직 관료 출신의 한 전문가는 "정 장관 취임 후 지금까지의 언행은 잘못된 현실 인식에 따른 독단과 앞서 가기, 월권 등으로 점철돼 있다"면서 "통일부 장관이라는 중요한 직책에 있으면서 스스로 안보 리스크를 키우는 역할만 했다"고 비판했다. opento@newspim.com 2026-08-06 06:10
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6월 경상수지 최대 흑자 [서울=뉴스핌] 박가연 기자 = 지난 6월 우리나라의 경상수지가 전월에 이어 역대 최대 흑자를 기록했다. 반도체를 중심으로 한 정보기술(IT) 품목 수출 호조로 월간 상품수출이 처음으로 1000억달러를 넘어선 영향이다. [자료=한국은행] 한국은행이 6일 발표한 '2026년 6월 국제수지(잠정)'에 따르면 지난 6월 경상수지는 497억3000만달러 흑자로 집계됐다. 전월(386억1000만달러)에 이어 두 달 연속 월간 기준 역대 최대 기록을 갈아치웠다. 이에 따라 올해 상반기 누적 경상수지 흑자는 1910억1000만달러를 기록했다. 경상수지 흑자를 견인한 것은 상품수지다. 6월 상품수지는 478억9000만달러 흑자를 기록하며 전월에 이어 역대 최대를 다시 썼다. 국제수지 기준 상품수출은 1123억7000만달러로 전년 동월 대비 84.5% 증가하며 월간 기준 처음으로 1000억달러를 넘어섰다. 상품수입은 644억8000만달러로 38.6% 늘었다. 통관 기준으로는 반도체 수출이 전년 동월 대비 196.9% 급증했고 컴퓨터·주변기기(SSD)는 282.7% 증가했다. IT 품목 수출은 160.4% 늘었으며 비IT 품목도 ▲석유제품(47.5%) ▲화공품(18.6%) ▲철강제품(17.9%) ▲승용차(6.1%) 등을 중심으로 18.6% 증가했다. 통관 기준 수입은 ▲원자재(30.5%) ▲자본재(35.3%) ▲소비재(16.4%)가 모두 늘었다. 서비스수지는 12억9000만달러 적자를 기록해 전월(-10억9000만달러)보다 적자 폭이 확대됐다. 여행수지는 외국인 입국자 증가와 유류할증료 인상 등에 따른 출국자 감소로 4억4000만달러 흑자를 기록했지만 지식재산권사용료수지는 전월 흑자에서 4억4000만달러 적자로 전환됐다. 본원소득수지는 배당소득을 중심으로 32억7000만달러 흑자를 기록해 전월(21억7000만달러)보다 흑자 폭이 확대됐다. 배당소득수지는 배당수입이 늘어난 데다 전월 분기배당에 따른 기저효과로 배당지급이 줄면서 25억6000만달러 흑자를 나타냈다. 금융계정 순자산은 6월 중 467억1000만달러 증가해 월간 기준 역대 최대 증가 폭을 기록했다. 종전 최대였던 올해 3월(369억9000만달러)을 넘어선 것이다. 직접투자에서는 내국인의 해외투자가 80억1000만달러, 외국인의 국내투자가 46억3000만달러 각각 증가했다. 증권투자에서는 외국인의 국내 주식 매도세가 이어졌다. 외국인의 국내 주식 투자는 차익실현 매도 등의 영향으로 316억1000만달러 감소하며 전월(-310억5000만달러)에 이어 역대 최대 순매도 기록을 다시 경신했다. 외국인의 국내 채권투자는 세계국채지수(WGBI) 자금 유입에도 분기 말 만기도래 영향으로 증가 폭이 줄어든 52억9000만달러를 기록했다. 내국인의 해외 증권투자는 주식을 중심으로 35억6000만달러 증가했다. eoyn2@newspim.com 2026-08-06 08:00
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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