입자 가속의 신기술 플라스마 가속기

플라스마 파동을 “파도 타기”하듯이 입자를 가속하는 새로운 기술이 개발되었다. 이 기술이 다양하게 응용될 것으로 예상된다.
글 | Chandrashekhar Joshi



















물리학자들은 우주의 본질에 대한 가장 심오한 질문 중 일부를 풀기 위해 입자가속기를 이용한다. 이 거대한 기계는 전하를 띤 입자들을 거의 광속에 가까운 속도로 가속시킨 후 서로 충돌시켜서, 우리 우주가 빅뱅 속에서 대변동을 겪으며 태어났을 때 존재했던 조건들을 재창조한다. 물리학자들은 충돌의 파편들을 분석함으로써 우리 우주에 존재하는, 본질적으로 달라 보이는 힘과 입자들이 하나의 통합된 이론으로 어떻게 연결되고 설명되는지를 이해할 수 있기를 바라고 있다. 운이 나쁘게도, 물리학자들이 이 창조의 신비를 푸는데 더 가까이 가면 갈수록 훨씬 더 큰 성능(그리고 돈이 많이 드는)의 입자가속기가 필요하다.

가장 강력한 입자가속기는 프랑스와 스위스의 국경지방에 위치한 유럽 입자물리학연구소인 CERN에 현재 건설 중인 직경 8.6킬로미터의 거대강입자충돌가속기(Large Hadron Collider, LHC)이다. LHC가 2007년에 완공되면, 7조 볼트의 양성자 빔 두 개의 충돌로부터 기본입자들 어떻게 질량을 얻게 되는지를 알 수 있게 될 것이다. 현재 가동되고 있는 다른 가속기로 과학자들은 왜 우주가 반물질(antimatter)보다 더욱 많은 물질(matter)을 지니고 있는지를 설명하려 시도하고 있으며, 쿼크-글루온 플라스마 .....