물리 CERN의 LHC 강입자가속기에 대해 알아보자

 

 

Large Hadron Collider

강 강입자 가속기

 

 

스위스 제네바에 위치한 CERN소관의 실험할 예정인 인류 역사상 가장 거대한 실험장치 중 하나야( 크기 ㅎㄷㄷ하노?)

 

 

 

전 세계 85개국에서 1만명이 넘는 저명한 물리학자들이 모여 25년간 약 32~64억 유로에 이르는 연구비(건설비, 유지보수비, 실험비용 포함)를 투입하였다. 크기는 직경 27km, 예상 출력 에너지는 14TeV이(지만 현재 낼 수 있는 최대 출력은 7TeV정도..)지 (부들부들 엄청크노)

 

 

 

 

 

 

 

 

강입자충돌기(LHC)의 구조

 

 

 

빅뱅 재현을 위해 우선 직선의 가속기로부터 원형의 LHC를 향해 머리카락 굵기의 양성자 빔을 쏜 뒤 자석으로 양성자의 방향을 틀어 원둘레 27km를 시계방향으로 돌게 하고, 이후 반시계방향으로 빔을 쏘아 이 실험이 성공하면, 최종적으로 양쪽 방향으로 양성자를 쏘아 광속에 가깝게 가속, 정면 충돌시켜. 입자끼리 충돌할 경우 태양의 중심온도보다 10만 배나 뜨겁게 달궈지지.(노릇노릇  하게 되겟노)

 

 

양성자를 27km 둘레의 원형궤도에 잡아두기 위해서는 강력한 자기장이 필요한데, 이러한 자기장을 얻으려면 초전도자석이 필요해. 초전도를 유지하기 위해 60톤의 액체 헬륨을 쏟아 부어 내부 온도는 영하 271.3도, 달보다 10배 희박한 진공상태를 유지해야함 ㅇㅇ 지름 6cm 파이프 안에서 충돌이 일어나면 신호 검출은 파이프를 감싼 폭 수십m의 '엘리스(ALICE)', '아틀라스(ATLAS)', '시엠에스(CMS)', 'LHCb' 4대의 대형검출기가 해

 

 

 

실험 목적

 

 

과학자들이 이 실험을 통해 얻고자 하는 궁극적으로 얻고자 하는 것은 높은 에너지를 가진 양성자를 서로 충돌시켜 이때의 반응을 '관찰'함으로써 1964년 영국의 물리학자 피터 힉스가 예측했던 '힉스입자(Higgs boson)'의 존재를 확인하는 것이었어. 물리학자들은 입자충돌기 내부에서 양성자가 서로 충돌하는 과정에서 쿼크 같은 소립자들과 함께 힉스입자가 극히 짧은 순간이나마 그 존재를 나타낼 것이라고 기대하며, 초정밀 검출기를 통해 튀어나오는 입자를 찾겠다는 것이지

 

 

 

LHC는 힉스입자 탐색뿐 아니라, 우주의 23%를 구성하는 '암흑물질'을 규명, 3차원 공간 외에 또다른 여분 차원이 존재하는지, 보통 입자들과 짝을 이루지만 보이지 않는 초대칭 입자, 원자 크기의 1억분의 1인 미니 블랙홀이 충돌 때 생성되는지도 검증해야 할 과제로 남아 있다.

 

 

 

 

 

 

연구소의 목적은 양성자를 가속시켜서 충돌하게 만들어 그럼 위사진처럼 펑하고 터지겟지?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(우주의 역사 도식도)

 

 

 

 

 

양성자의 충돌을 이용해 극히 짧은 순간 동안 우주의 빅뱅을 재현 해내는 실험으로 우주 탄생의 비밀, 질량을 결정하는 '힉스 보존'의 발견 등 물리학을 비롯한 여러 과학 분야에 커다란 충격을 줄 이론을 발견할 수 있을 것이라는 기대를 받았어 반대로 만약 보존이 발견되지 않을 경우, 현재의 초대칭이론에 대대적인 수정이 필요하거나 완전히 새로운 모델이 필요해질 수도 있기 때문에 어떤 경우에건 과학적으로 대단히 중요한 결과가 될것이엇지

 

 

 

 

물리학에서의 표준모델은 하나의 긴 수학공식이라고 할 수 있는데, 정확한 계산값을 얻기 위해서는 여기에 초대칭이론을 결합해야 해 만약 힉스가 발견되어 표준모델 + 초대칭이론이 확인된다면 이 공식으로 중력을 제외한 모든 자연현상을 설명할 수 있게 되겟지?

 

 

 

 

 

 

실험 도중 블랙홀의 생성으로 지구가 소멸할 것이라는 어처구니 없는 지구멸망설이 제기 되고 있고, 일부 가짜과학자들이 그럴듯하게 동영상도 만들며 낚시질을 일삼고 있었어(좌좀들 선동이랑 비슷하盧?) 실험을 중지 해야 한다는 소송이 걸리기도 했으나 실험측은 '실험을 통해 만들어지는 입자 에너지로 미니 블랙홀이 생성된다면, 천체관측으로 이미 수많은 미니 블랙홀들을 발견 했을 것이다'라고 대응했지 무엇보다도 지구로 날아오는 우주선 중에는 LHC가 만들 수 있는 에너지의 천만배를 넘어가는 에너지를 가진 것들이 심심치않게 목격되지만, 지구는 여전히 멀쩡해

 

 

 

 

 

CERN에서 테스트 차원에서 입자 하나씩만 쏘는 실험을 현지 시각으로 2008년 9월 10일 오전 9시에 시작할 예정이었으나 9시 38분에 시작했고 10시 20분 무사히 실험을 마쳤어

 

 

 

 

테스트를 마쳤으니 2008년 연말에 본격적인 가동해야 하는데 2008년 9월 20일, 고장이 나서 두 달간 가동이 멈췄어 원인은 냉각제의 외부 유출. 구역전체의 온도를 정상화시키고 다시 갈아치우는데 한참 걸린 거야 ㅠ

 

 

 

 

2009년 재가동할 예정었는데, 그런데 09년 11월 또다시 냉각 중에 온도가 상승하는 사고가 발생해, 다시 연기될 가능성도 제기되었다. 사고의 원인은 테이블 위에 둔 샌드위치가 실험기로 떨어져서....ㅋㅋㅋㅋ

 

 

 

 

 

한 연구원이 심히 고든 프리맨을 닮아 실험에 대한 우려를 증폭시키고 있기도 하다. 하필 '하프라이프'란 게임 자체가 저런 초대형 실험의 실패로 외계인이 침공한다는 내용이라서... (...) 그리고 문제의 사진에 찍힌 저 고든 프리맨을 닮은 사람도 그 사실을 주워들었는지, 2008년 가을 몸소 CERN의 연구소 앞에서 빠루를 들고 본인인증을 하는 팬 서비스 (??)를 감행하였어. (...)

한국에선 2008년 이것의 첫 가동을 계기로 '장비를 정지합니다, 이건 미친 짓이야 난 여기서 나가겠어' 등이 재발굴되어 큰 인기를 끌었엇지.

존 티토(존 타이타)의 예언에서 언급되기도 했어. 또한 플래시포워드소설에서는 플래시 포워드를 일으킨 원흉.

2010년 3월 30일, 드디어 시행. 당연히 아무 일도 일어나지 않았지

그런데 농담이 아니고, 정말로 아무 일도 일어나지 않고 있어서 전세계 물리학자들의, 특히 수십년간 초대칭 이론을 연구해온 학자들의 애간장을 태우고 있어.(학자들 피꺼솟했을듯) 초대칭 이론이 맞다면 여러 초입자(super particle)들의 발견 소식이 들려와야 했는데 너무나 잠잠했기 때문이야.(학자들 피꺼솟했을듯)  2011년 2월 28일에는 결국 원래 예언된 에너지 범위에서는 초입자가 나타나지 않는 것으로 결론을 내렸다고 했어 앞으로 더 높은 에너지 범위에서 다시 탐색을 계속할 예정이라고 했지. 이것만으로도 이미 초대칭 이론은 수정이 불가피하며, 만약 초입자들이 계속 발견되지 않는다면 초대칭 이론은 폐기될지도 모를 뻔했지.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

그러던 작년 7월 드디어 힉스 입자가 발견됬어

유럽입자물리연구소(CERN)이 지난해 7월 힉스입자를 발견하고

지난 3월 힉스입자로 판명했는데, 힉스입자 발견이 학술적으로확정됐다는 결론을 내렸지

힉스입자가 붕괴해 다른 입자로 변하는 패턴을 조사한 결과힉스입자의 존재를 확인했어. 힉스입자의 질량은 양성자의 약 134배인 125.5GeV이며,힉스입자의 스핀값이 표준모형에 맞게 0인 것으로 확인됐지힉스입자는 기본입자들과의 상호작용을 통해 다른 모든 입자에 질량을 부여하는 역할을 하는 가상의 입자이며, 1964년

영국 에든버러대 물리학자인 피터 힉스가 존재를 예측했어.(예측하고 있는거 까지본 몇안되는 과학자가 됫지)

올해 노벨물리학상은 피터 힉스와 중성미자변환상수를 밝힌 연구팀이 받았지.

 

 

 

 

 

 

 

 

현대물리학의 표준모형이야

기본입자의 수가 17개인데 대칭이란 측면에서 봤을때 뭔가 부자연스럽지?

 

 

현대물리학의 근간이 되는 표준모형에 의하면 지금으로부터 137억년 전 우주대폭발(빅뱅)과 함께 여러 입자가 생겨났는데, 가장 기본적인 입자는, 12개의 기본입자(쿼크 6개, 렙톤 6개)와 이들 사이에서 힘을 전달하는 상호작용을 담당하는 4개의 매개입자, 힉스입자, 총 17개의 소립자야.힉스입자는 16개 입자 각각에 질량과 성질을 부여하는 역할을 하기때문에  신의입자라고 불려져

 

 

 

 

 

 

 

이게 충동장면이야 멋잇지??ㅎㅎ