중국, 2027년 100㎞ 길이 세계최대 입자가속기 추진…우주 진화 규명

네이처 보도…유럽 CERN보다 3.7배 더 길어

중국이 오는 2027년 세계 최대 슈퍼 입자 가속기 건설을 추진할 예정이라고 네이처 최근호가 보도했다.

네이처 6월16일자에 따르면 중국은 52억 달러(약7.2조원)를 들여 100km 길이 입자 가속기(CEPC) 건설을 추진한다.

그동안 세계 최대 자리를 지켜온 유럽입자물리연구소(CERN) 입자가속기는 길이가 27km다. 규모면에서 CEPC는 이보다 3.7배 더 길다. 

CERN 입자가속기.(사진=CERN)

CEPC는 길이가 긴만큼 가속력이 커 스위스의 대형 강입자 충돌기(LHC)를 7배 능가하는 속도로 양자와 전자를 충돌시켜 수 백만 개의 힉스 보손입자(Higgs Boson)를 생성할 수 있다. 힉스 보손은 모든 것에 질량을 부여하는 신비한 입자다.

이는 우주가 어떻게 진화했는지, 그리고 입자가 그러한 방식으로 상호 작용하는 이유에 대한 근본적인 질문에 답할 수 있다는 것이다.

CEPC는 유럽에서 추진중인 FCC(차세대 입자가속기, Future Circular Collider) 보다 건설 비용이 대략 4분의 1, 건설 기간은 5년 정도 더 빠를 것으로 전망됐다.

FCC는 참여국 승인이 날 경우 총 200억 유로(약 28.6조원)를 들여 오는 2030년 대 중반 건설을 시작한다. 첫 가동은 오는 2045년 께로 예상했다.

네이처에 따르면 중국 정부는 내년 CEPC 프로젝트가 중국 정부의 차기 5개년 계획에 포함할 것인지 최종 결정할 예정이라고 설명했다.

중국 정부가 이달 초 발표한 종합 기술 보고서에 따르면 정부 지원을 받는다면 건설은 2027년 시작하고, 공사기간은 대략 10년이 걸릴 것이라고 예상했다.

이 보고서는 초대형 충돌기의 건설 비용도 산출했다. 총 364억 위안(미화 52억 달러)에 달할 것으로 추산했다.

CEPC는 거대한 지하 터널 내부에 설치된다. 이 시설은 또 스위스의 LHC보다 7배의 속도로 전자와 반입자인 양자를 충돌시켜 수 백만 개의 힉스 보손입자들을 생성할 것으로 기대됐다.

중국이 우주 근원을 밝힐 세계 최대 가속기 건설을 추진한다. 허블 망원경이 잡은 천체.(사진=NASA)

연구자들은 힉스보손을 통해 암흑 물질의 본질과 반물질보다 일반 물질이 더 많은 이유와 같이 우주가 무엇으로 구성돼 있는지에 대한 논란에 종지부를 찍을 수 있을 것으로 내다봤다.

중국의 CEPC계획, 스위스 LHC를 왜소하게 만들다

최신 보고서에는 이 가속기의 레이아웃 설계 및 구성요소, 프로토타입에 대한 자세한 청사진이 포함되어 있다고 베이징에 있는 중국과학원 산하 고에너지 물리학 연구소 소장이자 물리학자 왕 이팡(Wang Yifang)박사가 얘기했다고 전했다.

또한 이 가속기는 친황다오(Qinhuangdao), 창사(Changsha), 후저우(Huzhou) 등 세 곳이 유력 후보지라는 내용도 보고서에 담겨 있다고 네이처는 보도했다.

한편 FCC도 건설비용인 200억 유로를 확보하는데 어려움을 겪고 있듯 중국도 CEPC 건설에 자금 압박이 예상된다고 네이처는 덧붙였다.

실제 독일 정부는 지난 5월 FCC의 200억 유로 일부를 부담하지 않겠다고 밝혀 이 프로젝트에 차질이 예상됐다.