거대한 입자가속기(LHC)의 규모를 보여주는 건설 당시의 자료 사진. / CERN

경북대학교가 과학기술정보통신부의 기초연구기반구축사업인 'CERN 협력사업'에서 CMS실험(CERN의 대형강입자 가속기를 이용한 입자충돌실험) 연구팀의 주관기관으로 선정됐다. 이에 따라 앞으로 3년 간 총 170억여원(연 56.7억 원)의 연구비를 지원받아 CERN에서 국제 공동 연구를 수행한다. 연구책임자는 물리학과 문창성 교수이다.

CERN(유럽입자물리연구소, Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire)은 스위스 제네바에 위치한 세계 최대의 입자물리 연구소로 1954년에 설립됐다. 23개 회원국이 운영하는 CERN은 대표적인 국제 공동 연구기관으로, 단순히 한 나라에 속한 연구소가 아니라 우주의 근본적인 원리를 탐구하는 최첨단 실험을 수행하기 위해 전 세계 100여개국, 1만2000명 이상의 과학자와 연구자들이 협력하는 국제 과학 허브다.

CERN에서 진행 중인 CMS 실험은 51개국 200여개 기관에서 5400여 명의 과학자가 참여하는 세계 최대 규모의 입자물리 실험이다. 2012년 힉스 입자의 발견을 통해 입자물리학의 표준모형을 완성했고, 현재는 표준모형을 넘어서는 새로운 물리 현상 탐색을 목표로 하고 있다. CMS 실험은 둘레 27km에 달하는 LHC(거대강입자가속기)를 통해 입자들을 빛에 가까운 속도로 충돌시켜 초기 우주의 상태를 재현한다. LHC는 건설에만 수조원의 비용이 소요됐지만 이와 같은 기초연구를 수행하는 과정에서 우리가 흔히 사용하는 인터넷 월드와이드웹(WWW), 의료용 입자가속기, 방사선 치료 기술, 데이터 분석 및 그리드 컴퓨팅(Grid Computing) 등을 개발해 다양한 산업 분야에 응용됐다.

한국은 2007년부터 ‘한-CERN 협력사업’을 통해 최첨단 기술이 접목된 CMS 검출기와 ALICE 검출기 개발 및 제작, 그리고 인공지능(AI) 기법을 적용한 데이터 분석 연구에 참여하고 있다. 한국 CMS 실험 연구팀은 약 120명의 과학자와 엔지니어로 구성된 대규모 연구 집단으로, 표준모형 검증 및 이를 넘어서는 새로운 물리 현상 탐색을 수행하고 있다. 특히, LHC(거대강입자가속기) 및 CMS 검출기 업그레이드 프로젝트에서는 뮤온(Muon) 검출기 및 초고속 시간 검출기 개발에 주도적인 역할을 맡고 있다.

이번 사업 선정으로 경북대는 한국 CMS 실험 연구팀을 총괄하게 되며, CERN과의 긴밀한 협력을 기반으로 CMS 실험에서 핵심적인 역할을 수행할 것으로 기대된다. 이를 통해 CMS 검출기 개발 및 입자물리 실험데이터 분석 역량을 한층 강화할 계획이다.

문창성 교수는 “2007년부터 시작된 한-CERN 협력사업을 통해 세계적인 해외 연구자들과 국제협력을 증진하고, CMS 실험으로 석사 56명, 박사 52명을 배출하는 등 학계 및 산업계에 중추적인 역할을 해왔다"면서 "앞으로 시작될 사업에서는 CMS 실험 내 리더십 역량을 강화하고 LHC 제3차 가동(Run 3) 실험데이터 분석을 위한 체계적인 준비를 지원해 세계 최고 수준의 연구그룹을 구축할 수 있도록 최선을 다할 계획”이라고 밝혔다.