미래 충돌기 계획, 글로벌 과학계 움직임 재점화
미래 충돌기 계획, 글로벌 과학계 움직임 재점화
최근 유럽과 중국을 중심으로 FCC(미래 원형 충돌기), CEPC(순환전자양전자충돌기) 등 차세대 입자 충돌기 프로젝트에 대한 논의가 재가속화되고 있습니다. LHC 이후의 입자 물리학 실험을 준비하려는 과학계의 움직임이 본격화되며, 향후 수십 년을 내다보는 거대한 물리 실험의 로드맵이 다시금 조명되고 있습니다.
1. 입자 충돌기의 세대 교체, 왜 필요한가?
현재 가장 강력한 충돌기인 CERN의 LHC는 2012년 힉스 입자 발견 이후 여러 중대한 물리학 성과를 거두었지만, 표준모형 이후의 물리 탐색에는 한계가 있습니다. 따라서 보다 높은 에너지, 정밀도, 수명 확보를 위해 새로운 충돌기의 필요성이 제기됩니다. 이는 중력, 암흑물질, 초대칭 이론 등 표준모형을 넘어서는 물리학적 해답을 찾기 위한 차세대 실험 인프라로 연결되고 있습니다.
2. FCC란 무엇이며 어떤 기능을 갖추고 있는가?
FCC(Future Circular Collider)는 유럽 입자물리연구소(CERN)가 제안한 초대형 원형 충돌기로, 현재 LHC보다 약 4배 긴 100km 규모의 고리 형태로 설계되고 있습니다. 최대 100TeV의 충돌 에너지를 목표로 하며, 초기 단계에서는 전자-양전자 충돌기(Ee+e−)로, 이후 양성자-양성자 충돌기(pp)로 업그레이드될 예정입니다. 기술적으로는 냉각 시스템, 고온 초전도 자석 등 최신 기술이 대거 도입됩니다.
3. CEPC는 어떤 계획 아래 진행되고 있는가?
CEPC(순환전자양전자충돌기)는 중국이 주도하는 대형 충돌기 계획으로, 약 100km 크기의 원형 가속기를 건설해 힉스 보존, Z 및 W 보존의 정밀 측정을 목표로 합니다. 이후 SppC(Super proton-proton Collider)로 발전시켜 FCC에 맞먹는 에너지 범위를 갖추는 전략을 세우고 있습니다. 중국은 이를 통해 기초과학 자립성과 국제 경쟁력을 동시에 확보하려는 입장입니다.
4. 기술 및 예산 문제로 인한 지연, 다시 속도 내는 배경은?
거대 충돌기는 건설 및 운영에 수십조 원의 예산이 필요한 초대형 프로젝트입니다. 그간 정치적 부담, 기술적 난제, 코로나19 이후 글로벌 예산 축소 등으로 일부 프로젝트가 보류되거나 지연되었습니다. 하지만 최근 미국, 유럽, 중국 모두 미래 과학기술 주도권 확보를 위해 이들 프로젝트에 다시 관심을 보이고 있으며, 정치적 공감대도 확산되고 있습니다.
5. 주요 국가들의 정책적 움직임은 어떻게 전개되고 있나?
유럽은 2020년 '유럽 입자물리 전략 업데이트'를 통해 FCC의 우선순위를 확정하였고, 중국은 CEPC의 건설을 위해 허베이성 친황다오 등 후보지를 발표하며 구체화 중입니다. 미국도 차세대 입자물리 실험 참여 방안을 모색하고 있으며, 국제 공동개발 방식이 주요한 키워드로 부상하고 있습니다. 이들 국가는 과학기술 외교를 통해 상호 협력과 분업 체제를 구축해 나가고 있습니다.
6. 물리학계가 기대하는 과학적 성과는?
차세대 충돌기에서는 힉스 보존의 성질을 보다 정밀하게 측정함으로써 우주 팽창 초기 조건, 암흑물질 후보 이론, 중력과의 연계 등을 새롭게 탐구할 수 있습니다. 특히 CEPC와 FCC는 서로 다른 방식으로 힉스-보존 연구를 수행할 수 있어 상호보완적인 실험 데이터 제공이 가능하다는 점에서 기대를 모읍니다.
7. 향후 로드맵과 일반인의 참여 가능성
FCC와 CEPC 모두 2040년 전후 본격적인 실험 가동을 목표로 하고 있으며, 각국은 관련 기술개발, 인력 양성, 국제협약 체결 등을 순차적으로 진행하고 있습니다. 일반인들도 과학 커뮤니케이션 활동, 공개 실험실 탐방, 시민 과학 프로그램 등을 통해 거대과학 프로젝트에 간접 참여할 수 있습니다. 이는 과학 대중화와 교육적 효과를 동시에 확보할 수 있는 기회이기도 합니다.
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