노벨물리학상 3人의 업적은

소립자 대칭성 붕괴 이론 수립
우주 구성물질 존재원리 규명

올해 노벨물리학상의 영광은 원자보다 더 작은 세계에서 나타나는 물질의 대칭성 붕괴 원리를 규명한 3명의 과학자에게 돌아갔다.

3명의 노벨물리학상 수상자 중 미국 페르미연구소의 난부 요이치로(南部陽一郞) 박사는 소립자 물리학에서의 자발적 대칭성 깨어짐 메커니즘을 규명한 연구로 수상 업적의 절반을 차지했다. 나머지 절반의 공로는 자연계에 3가지 쿼크가 존재함을 예견한 대칭성 붕괴의 기원을 발견한 일본 고에너지연구소(KEK)의 고바야시 마코토(小林誠) 박사와 교토대 마스카와 도시히데(益川敏英) 박사에게 돌아갔다.

대칭성 파괴는 현재의 우주와 인간이 존재하는 근거가 된다.

140억년 전 대폭발(빅뱅)로 우주가 탄생했을 당시에는 물질과 반물질, 입자와 반입자가 똑같이 존재하며 서로 충돌해 빛을 내며 소멸하고 있었다. 이 세상 모든 것이 대칭을 이루고 있었던 것이다. 그러나 어느 순간 무슨 이유에서인지 이런 대칭성이 깨지면서 반물질과 반입자가 물질과 입자보다 빨리 사라졌고, 그 결과 물질과 입자로 이뤄진 현재의 우주가 존재하게 된 것이다.

난부 박사는 1960년 소립자 물리학에서 자발적인 대칭성 깨짐이 일어날 수 있음을 처음으로 수학적으로 설명하는 이론을 처음으로 내놨다. 이 이론은 바로 표준모델(Standard Model)과 합쳐짐으로써 힉스(Higgs) 입자라는 것이 도입되는 계기가 됐으며 강력과 전자기력, 약력 등 3가지 힘을 하나의 이론으로 통합할 수 있는 토대를 마련했다.

난부 박사의 이론은 힉스 입자의 존재를 예견하는 근거를 마련함으로써 표준모델을 완성하는 토대가 됐다.

표준모델 내에서의 대칭성 붕괴에 대해 설명한 고바야시·마스카와 박사의 업적은 이보다는 우주의 존재의 본질과 더 큰 관련이 있다.

또 이들의 이론은 물질을 구성하는 기본 입자인 쿼크에 3가지 종류가 있음을 예측해냈다.

이진경 기자