"표준모형이 풀지 못한 입자물리의 비밀 풀어주세요"

한국인 최초 미 물리학회장 선출된 김영기 미국 시카고대 교수 강연

김영기 미국 시카고대 물리학과 교수가 29일 온라인으로 열린 ‘2021년도 청소년과학영재사사 수료식에서 특별강연을 열고 청소년들에게 과학자로서의 조언을 전했다. 유튜브 한국과학기술한림원 채널 영상 캡처.

“호기심과 관찰력을 잃지 말고 하루하루 얻은 지식에 기쁨을 느끼며 끊임없이 자기 자신이 어떤 사람인지 발견하도록 노력하길 바랍니다.”

입자물리학 분야 석학인 김영기 미국 시카고대 물리학과 교수는 29일 한국과학기술한림원 주최로 열린 ‘2021년도 청소년과학영재사사 수료식 및 특별강연’에서 청소년들에게 이렇게 조언했다.

김 교수는 한국인 최초로 미국물리학회(APS) 회장단으로 선출된 세계적 석학이다. 유럽입자물리연구소(CERN), 고에너지가속기연구기구(KEK)와 함께 세계 3대 입자가속기연구소 중 하나인 페르미국립가속기연구소 부소장을 지내며 전 세계 12개국 850명의 연구자를 이끌었고, 2004년에는 미국물리학회 석학회원으로 선정됐다. 

미국 물리학회는 1899년 설립돼 세계에서 두 번째로 큰 물리학회로 전 세계 5만여 명의 물리학자가 회원으로 가입돼 있다. 김 교수는 지난 9월 선거결과에 따라 2022년부터 2024년 말까지 회장단을 지내며, 2024년 회장을 맡는다. 김 교수는 또 재미한인과학기술자협회(KSEA) 제51대 회장으로 선출됐다. 

김 교수는 이날 강연에서 자신이연구자로서 성장 과정을 소개하고 업적과 앞으로의 과제를 소개했다. 그는 “경산 하양에서 태어나 학창시절 수학을 좋아해 대학(고려대)도 수학과로 진학했지만, 강주상 고려대 물리학과 명예교수(2017년 작고)의 강연 등 여러 경험을 거치며 이론물리에 관심을 갖고 물리학과 학사와 석사과정 거쳤다”고 말했다. 김 교수는 “박사 과정에 진학하기 위해 1986년 미국 로체스터대로 갔을 때는 스티븐 올슨 교수의 영향을 받아 실험물리로 분야를 바꾸게 됐다”며 지금의 연구 분야에 입문하기 까지의 과정을 설명했다.

김 교수는 고에너지가속기연구기구와 유럽입자물리연구소, 페르미국립가속기연구소를 모두 거쳐 입자물리학의 20세기 성과를 되짚어 나갔다. 김 교수는 “입자가속기는 세상에서 가장 작은 알맹이를 보는 수퍼 현미경이자, 우주의 시작과 미래를 모두 볼 수 있는 타임머신과 같다”며 “20세기 입자물리학의 가장 큰 성취는 표준모형을 완성했다는 것”이라고 말했다.

표준모형은 우리가 볼 수 있는 물질의 가장 갖은 단위인 17개 기본입자와 이들의 상호작용인 4개 힘을 정리한 이론이다. 2012년 힉스 입자를 발견한 것을 마지막으로 17개 기본입자가 모두 실험으로 증명됐다.

김 교수는 “다만 표준모형이 아직 풀지 못한 숙제가 우주에 많이 남아있다”고 말했다. 그는 “기본입자 중 하나인 톱 쿼크가 왜 전자보다 질량이 100만배 더 큰지, 암흑물질의 정체는 무엇인지, 근래 우주의 팽창속도가 빨라진 이유가 무엇인지 아직 모른다”며 “청소년 여러분들이 21세기 풀어야할 숙제들”이라고 말했다.

김 교수는 청소년들에게 “과학기술인들의 역할이 커지고 있고 과학자를 여러분들이 대한민국과 세계의 큰 자산”이라고 말했다. 이어 그는 “자신이 어떤 재능과 적성을 가졌는지 발견하도록 노력해야 한다”며 “과학연구와 효율적인 시간 관리를 위해서는 집중력을 키워야 한다”고 덧붙였다.

[서동준 기자 bios@donga.com]