문제투성이 강입자가속기, 정상가동 가능할까

세계 최대 입자가속기인 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)가 정상 작동하기까지 앞으로 수년일 더 걸릴 수 있고 어쩌면 불가능할지도 모른다는 전문가들의 전망이 나오고 있다고 뉴욕타임스(NYT) 인터넷판이 4일보도했다.

연구소는 이번 주에 지난해 9월 최초 시험가동 후 고장으로 가동을 중단했던 LHC가 올겨울 언제쯤, 어떻게 재가동될 수 있을지 발표할 예정이다. CERN 측은 지난해 9월 10일 LHC에서 첫 양성자 빔을 발사하는 시험가동을 했으나 이튿날 변압기가 고장 났고, 1주일여 뒤에는 거대한 초전도 자석들의 전기 연결장치에 문제가 생겨 냉각제인 액체 헬륨이 새어 나온 것을 확인, 가동을 중단했다.

거대강입자가속기는 스위스와 프랑스 국경 지대 지하 100ｍ에 설치된 길이 27㎞의 원형터널에서 두 개의 입자 빔을 광속에 가까운 속도로 충돌시켜 139억 년 전 우주가 탄생한 `빅뱅(Big Bang)` 순간을 재현하기 위한 국제공동연구 프로젝트다.

그러나 과학자들은 가속기가 당초 실험의 목적을 달성하는 데 필요한 수준으로 작동하려면 최소한 수년이 걸릴 수 있으며 영원히 정상 가동을 하지 못할 가능성도 배제할 수 없다는 의견을 내놓고 있다.

가속기 내에서 아원자입자들이 원형 터널을 광속으로 회전하도록 하는 역할을 맡은 초전도 자석들이 높은 에너지에서 갑자기 작동하지 않는 현상이 나타나고 있지만 현재까지 정확한 원인도 파악하지 못한 상태다.

LHC는 양성자들의 에너지 수준을 7조 전자볼트까지 가속해 충돌시켜야 하지만 현재 성능은 4조 전자볼트 정도까지 가속할 수 있는 수준이다. 이를 7조 전자볼트까지 끌어올리려면 앞으로 1-2년은 더 걸릴 것이라는 게 전문가들의 관측이다.

CERN에서 초전도 자석을 담당하는 루치오 로시는 지금까지 시험이 이루어진 부문에서 49개의 자석이 정상 작동하지 않는 것으로 파악됐다며 가속기 전체적으로 얼마나 많은 자석에 문제가 발생했는지 현재로서는 파악할 수 없다고 말했다. 또 초전도 자석들이 정상적으로 작동하도록 하는 데에는 큰 비용과 시간이 소요될 수밖에 없어 일각에서는 당초 목표로 정했던 7조 전자볼트보다 못 미치는 수준에서 만족해야 한다는 의견도 나오고 있다.

CERN 프로그램에 참여 중인 폴린 가뇽 인디애나 주립대 물리학자는 "국민이 이 프로그램의 비용을 지불하고 있고 우리는 이제 결과를 보여주기 시작해야 한다"며 현재의 에너지 수준에서 가동해야 한다고 주장했다.