'초표준모형' 찾기 위한 새로운 물리 분야 탄생 가능성 예측

서울대 격자게이지이론 연구단 이원종 단장

<자료제공 : 월간한국인>

 

◇기존 이론을 넘어선 새로운 이론으로 과학 혁명 주도

서울대학교 격자게이지이론 연구단(단장 이원종)은 격자 게이지이론 관련된 물리량을 슈퍼컴퓨터와 같은 대규모 전산장비로 계산해 케이온 물리학에 대해 연구를 하고 있다. 그동안 표준모형에서는 양자색소역학의 현상을 정확하게 기술하기 어려워 진위 판별이 힘들었다. 그러나 격자 게이지이론 분야가 컴퓨터의 발달과 함께 개척되면서 양자색소역학으로부터 발생하는 물리적 효과를 계산할 수 있게 됐다.

격자게이지 연구단의 연구 실적이 널리 인정받게 되고 논문의 신뢰도가 높아 국제적으로도 공인되어 국내외 단체들의 관심이 집중되고 있다. 격자게이지연구단은 총 20명 미만으로 구성되어 있는데 연구조교수인 존 벨리 박사와 쿤디 박사를 중심으로 석, 박사과정의 연구원들 10여 명으로 구성되어 있다. 성실하고 정직한 최고 두뇌로 구성된 연구단은 꾸준한 연구로 좋은 결과물들을 도출하고 있다.

◇표준편차 3.6배의 쾌거를 올린 연구단

현재 연구단은 1초에 250조번 사칙연산을 하는 컴퓨터 장비를 가지고 표준모형을 해석하고 있으며 오차율은 5% 정도이고 이미 주목할 만한 연구결과들이 나오는 중이다. 이 단장은 "오차율이 점점 줄어들면 표준모형이 맞는지 명확하게 증명할 수 있다"며 "포준모형의 모순을 발견한 경우는 중성미자의 질량밖에 없지만 앞으로 다른 오류들을 찾아낸다면 표준모형을 넘어선 새로운 이론, '초표준모형'이 필요하다는 결정적인 단서를 제공할 수 있다"고 말했다. 연구단의 이번 연구를 통하여 CP위반의 물리량을 표준모형으로 계산하면 이론적 결과를 얻었다. 또 이론과 실험을 비교하여 얻어진 결과들은 초표준모형의 존재에 대한 결정적인 단서를 제공할 것으로 예상된다. 특히 연구단은 직접 계산한 결과가 반영된 값과 FNAL/MILC 연구단에서 계산된 결과를 사용하여 표준모형으로부터 직접 계산하였는데, 그 결과가 실험값과 비교하여 3.6의 차이가 났고, 이 차이는 표준모형의 기본 가설 중 하나 이상이 붕괴될 가능성을 제시하기 때문에 국제적으로도 큰 주목을 받고 있다. 또 표준모형이 붕괴된다면, 이를 대체할 '초표준모형'을 찾기 위한 새로운 물리분야 탄생 가능성이 높아 물리학계에 상당한 파급효과를 가져올 것으로 보인다. 이 단장은 "대규모로 GPU를 병렬 연결해 과학 계산에 사용하는 연구가 활발히 이뤄진다면 국내 슈퍼컴퓨터 전산 능력을 한 단계 높이고 향후 GPU응용 프로그램 개발에 필요한 원천기술을 확보하는 계기가 될 수 있다"고 설명했다.

◇지속적인 연구를 위한 안정적인 연구비 지원이 시급

이런 성과를 낼 수 있었던 것은 이 단장이 1998년부터 2015년 현재까지 17여 년간의 노력 끝에 표준편차 3.6배, 즉 실험값 차이가 3.6배라는 결과를 얻어 논문 발표 완성단계에 이른 것이다. 이 값은 PC 25만대 정도의 슈퍼컴퓨터가 직접 계산에서 나온 결과로 신뢰도가 높다. 이 단장은 "한국연구재단에서 2009년 창의연구과제로 선정되어 9년간 국고지원으로 연구에 몰두했다. 이 연구는 미국에 있을 때부터 연구의 목표로 해 왔었다"고 밝혔다.

자신이 가르치는 학생들이 글로벌 경쟁력을 갖추어 학계에 한 획을 긋는 유능한 인재가 되길 바라는 이 단장은 '꿈을 꾸는 학생 배출'이라는 교육 철학 아래 학생들이 마음껏 자신의 꿈을 꾸고 이루어나갈 수 있는 환경과 사고력을 키우게끔 이끌고 있다. "변화와 혁신을 이끄는 사람은 바로 '섬기는 사람'"이라고 정의하는 그는 현재 3.6시스마(표준편차의 3.6배)까지 올려 쾌거를 이루었는데 앞으로 5시그마, 6시그마, 10시그마까지 끌어올리겠다는 포부로 지칠 줄 모르는 열정과 신념을 가지고 연구단을 이끌고 있다.

 

 

 

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전재표 기자 su1359m@hanmail.net
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