‘신의 입자’ 힉스 발견 세계가 흥분
기초과학에 대한 사랑과 이해 필요

세계 과학계는 힉스 입자의 발견으로 흥분 상태이다. 초등학교 과학에서 시작해 고등학교 이과과정에서 뉴턴의 고전물리를 배우고 간혹 대학에서 아인슈타인의 상대성원리를 교양 수업으로 듣는 것이 고작인 물리라는 학문은 대부분이 어렵다고 생각해 아예 멀리하려고 한다. 힉스 입자의 발견이 위대하다고는 하지만 일반인에게 피부에 와 닿지 않는 것이 어쩌면 당연하다. 

이레나 이화여대 교수·의학물리학

힉스 입자는 인류의 역사와 함께한다. 기원전 400년경 데모크리토스라는 그리스 철학자는 이 세상에서 가장 작은 물질이 원자라고 했다. 그 후 1803년 돌턴에 의해 현대적 의미로 다시 주장됐다. 물리학자 리처드 파인먼은 가장 가치있는 과학 지식을 한 줄로 요약한다면 “모든 것이 원자로 구성돼 있다”고 했다. 사실 원자의 발견과 함께 과학은 폭발적으로 발전했으며 공상영화에서나 가능했던 일이 현실에서도 가능해지고 있다.

힉스 입자란 1964년 이 입자의 존재를 예언한 피터 힉스의 이름을 딴 것으로, 물질을 구성하는 소립자에 ‘질량’을 부여하는 특성을 가졌다고 알려져 있다. 즉, 우리가 질량으로 느끼는 실존의 세계를 현현하게 하는 입자이기 때문에 소위 ‘신의 입자’로 불린다. 과학계는 지금까지 증명되지 않았던 힉스 입자를 발견해냄으로써 오랜 숙원이던 표준 모형의 증명에 다다른 것이다.

생소하게 느껴지지만 사실 물리학의 발전은 우리의 생활 속에 훨씬 더 직접적인 영향을 미치고 있다. 1895년 뢴트겐이 발견한 X선 방사선의 일종만큼 많은 인명을 구한 예도 드물 것이다. 뢴트겐은 이 공로로 1901년 노벨 물리학상을 수상했다. 일반적으로 병원에서 질병을 검진하고 치료하기 위해 사용되는 X선은 폐질환을 찾아내고, 뼈에 이상이 있을 때 골절 여부를 확인한다. 또한 암의 발견을 위한 CT(컴퓨터단층촬영) 등과 방사선 치료에도 X선을 이용하고 있다. X선을 이용하는 의료 장비에는 우리가 병원에서 친근하게 사용하는 CT, MRI(자기공명영상), PET-CT(양전자방출단층촬영기)와 같은 진단장비와 더불어 방사선치료기, 양성자치료기, 중성자치료기, 중입자치료기 등이 각종 질병의 치료를 위해 사용되고 있다. 현재 암환자 중 방사선 치료를 받는 환자 수는 미국이 60%, 한국이 25% 정도로 이미 상당한 질병군에서 최선의 암 치료법으로 자리매김하고 있으며 꾸준히 연구 개발되고 있다. 이러한 치료가 가능하게 된 것이 원자설 이후 발전해온 입자물리학, 즉 힉스 입자 발견과 같이 새로운 입자를 연구하는 학문에 기반을 두고 있다.

순수과학의 발전이 의학의 발전에 크게 기여해온 것은 사실이나 이는 어디까지나 파생적 이익에 불과하다. 2003년 노벨의학상 수상자는 MRI의 원리를 개발한 폴 라우터버와 피터 맨스필드였는데 둘은 화학자와 물리학자이다. MRI 원리는 라우터버 교수가 화학물질분석 시 방해를 주는 전파신호변동을 없애려고 노력하다가 우연히 발견한 것이다.

인간은 스스로의 실존에 답하기 위해서 과학을 한다. 순수과학은 철학이며, 신학이자 예술이지만 이러한 결과물은 바로 의학이나 공학 분야에 적용이 돼 실생활에 많은 편의를 제공하게 된다는 사실을 우리는 알아야 한다. 한 단계 더 진보한 사회로 나아가기 위해서는 코페르니쿠스적 발상의 전환이 필요하다. 과학을 수단으로 생각하지 않고 순수한 목적으로 생각할 수 있어야 한다. 과학을 먹고사는 문제로 치환해 바라보면 온전히 즐길 수 없다. 기초과학에 관한 대중의 사랑과 이해가 필요한 시점이다. 힉스 입자의 이름을 명명하고 이론을 발전시키는 데 핵심적인 공헌을 했던 고 이휘소 박사에게 경의를 표한다.

이레나 이화여대 교수·의학물리학