유럽 입자 물리 연구소: 두 판 사이의 차이

'''유럽 입자 물리학 연구소'''({{llang|fr|Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire}}, '''CERN''')은 스위스 [[제네바]]와 [[프랑스]] 사이의 국경지대에 위치한 세계 최대의 [[입자 물리학]] 연구소이다. 원래 명칭은 유럽 원자핵 공동 연구소({{lang|fr|Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire}})였고, 이를 따라서 CERN([[국제 음성 기호|IPA]] 발음: 프랑스어 {{IPA|[sɛʀn]}}, 영어 {{IPA|[sɝn]}})으로 불린다.

 

CERN은 설립 초기부터 [[입자 가속기]]등을 이용해, 고 에너지 물리학 연구에 많은 기여를 하였다. 또한 물리학자들의 문헌 검색 및 제휴를 위하여 고안된 HTML과 월드 와이드 웹의 발상지로도 유명하다.

== 역사 ==

=== 설립 과정 ===

CERN은 프랑스의 물리학자 [[루이 드 브로이|루이 드 브로이 공작]]의 의견으로부터 시작된다. 1949년 12월 프랑스 원자력 고등 위원회의 자문의원이었던 드 브로이는 스위스 로잔에서 열린 컨퍼런스에서 "여러 참가국 개개의 상황으로는 감당하기 어려운 과학 연구를 수행할 수 있는 실험실 또는 연구소가 생기면, 국가적인 시설 이상의 자원에 힘입어 규모와 비용 면에서 개별 국가의 범위를 넘어서는 과업을 수행할 수 있습니다"라고 주장했다.

 

 

=== 발전 과정 ===

CERN의 발전 과정은, 입자가속기의 설치 그리고 과학적 업적과도 연관되어 있다.

 

 

=== 현재 ===

CERN은 유럽 20개의 회원국에 의해 운영되고, 비 유럽 국가들도 여러 방식으로 참여하고 있다. 회원국은 자본금과 CERN 프로그램의 운영비를 분담하고, 평의회에 참석할 권리를 가진다. 회원국이 될 수 없거나, 자격이 없는 국가 또는 국제 기구들은 참관국이 될 수 있다. 참관국은 평의회에 참관하고 문서를 열람할 수 있지만, 결정 과정에는 참여할 수 없다.

 

== 연구 분야 ==

=== 고 에너지 물리학 ===

CERN은 설립 목적에 걸맞게 [[입자 물리학]]에서 물리학자 집단을 선도하며, 최고의 성과를 이루어 내었다.

많은 중요한 실험들이 CERN에서 이루어 졌다.

 

=== W 보존과 Z 보존의 발견 ===

CERN이 세운 수많은 업적 중에서도 가장 최고로 꼽히는 것은 [[W와 Z보존]]을 발견한 것이다. W 보존과 Z 보존의 발견은 원자핵 사이의 [[약한 상호작용]]을 매개 되는 입자를 찾기 위한 시도에서 얻어진 결과였다. 1930년대 중반 [[페르미]]가 원자핵의 [[베타 붕괴]]로부터 상호 작용의 패턴을 읽어내었고, [[뮤온]]의 붕괴, [[파이온]]의 붕괴 등의 현상도 페르미의 이론으로 잘 설명되는 것이 확인되면서 [[강한 상호작용]]과 약한 상호 작용이 다른 상호 작용임이 명백해졌었다. 이후에도 이에 대한 연구는 계속되었고, [[머리 겔만]], [[리처드 파인만]], [[셸던 리 글래쇼]], [[피터 힉스]] 등의 과학자들에 의해 약한 상호 작용에 관련된 연구 결과들을 제시되고 있었다. 1967년에는 이 모든 것을 정교하게 짜 넣어 W 보존과 Z 보존으로 매개 되는 약한 상호 작용과 질량이 없는 광자를 통해 매개되는 전자기 상호 작용을 함께 기술하는 [[스티븐 와인버그]]의 논문 <[[렙톤]]의 모형>이 발표되었다.

 

 

==== SC (Synchrocyclotron) ====

CERN 최초의 입자 가속기인 싱크로사이클로트론은 1957년 건설되었다. 양성자를 600MeV까지 가속할 수 있는 SC는 후속 가속기가 건설되는 1964년 이후에는 핵물리학 실험에 사용되었다. 1967년부터 SC는 이온 연구용 가속기인 ISOLDE에 빔을 공급하는 가속기로 쓰였고, ISOLDE가 다른 가속기로 교체되면서 가동을 마쳤다.

 

==== PS (Proton Synchroton) ====

PS는 28GeV의 에너지로 양성자를 가속할 수 있고, [[미국]]의 [[브룩헤븐 국립연구소]]의 AGS가 완성된 1960년 7월 전까지는 세계에서 가장 높은 출력을 내는 가속기였다.

 

 

==== ISR (Intersecting Storage Ring) ====

최초의 입자 충돌기 교차 저장 링은 1971년 처음 가동되기 시작했다. PS가 성공적으로 가동되자, CERN에서는 PS에서 나온 양성자 빔을 2개의 연결된 링에 보내어 반대 방향으로 회전하게 하여서 충돌시키는 아이디어를 고안했고, 이 과정에서 ISR이 계획되었다. ISR은 1965년 공식적으로 승인되었고, 1971년 세계 최초로 양성자-양성자 충돌을 일으켰다.

 

==== SPS (Super Proton Synchroton) ====

초 양성자 싱크로트론은 PS로부터 가속된 빔을 다시 가속해 양성자를 400GeV까지 가속한다.

 

 

===== Sp{{overline|p}}S(Super Proton-antiProton Synchroton) =====

SPS가 사용되던 당시 CERN 소장인 [[카를로 루비아]]는 기존의 가속기를 개량해 양성자-반양성자 충돌을 시키는 가속기로 개조시켜서 [[W와 Z보존]]을 찾는데 사용하자고 제안했다. 실제로 1978년 전자 냉각기술을 이용해 반 양성자를 생성하는 실험이 성공적으로 끝나면서, CERN에서는 반양성자 집적기를 설계하기 시작한다.

그러나 SPS는 초전도 전자석을 사용하지 않았기 때문에, 에너지에 한계가 드러났다. 애초에 2개의 빔을 이용하는 충돌기가 아니였기 때문에, 충돌기로 사용될 때의 에너지는 단일 빔을 가속할 때 보다 낮아질 수 밖에 없었다. 그래서 양성자-반양성자 충돌기로 개조된 후 얻어진 최대 가속에너지는 400G[[eV]]가 아니라 270G[[eV]]에 그쳤다.

 

==== LEP (Large Electron Positron collider) ====

대형 [[전자]] [[양전자]] 충돌기는 전자 및 양전자 싱크로트론으로 고 에너지의 전자와 양전자를 충돌시켜 W보존과 Z보존을 대량으로 생성하는 목적으로 건설되었다. LEP계획은 1970년대 중반, 처음 제안되었고, 표준모형이 올바른 이론인가를 구체적으로 검증하기 위해 강력한 전자-양전자 충돌 실험용 가속기가 요구되었다. CERN은 당시 양성자 가속기만을 건설해왔고, 전자-양전자 가속기는 LEP가 처음이었다.

 

 

==== LHC (Large Hardron Collider) ====

*조금 더 자세한 내용은 [[LHC]]를 참조하세요

 

* {{GBR}}

* {{YUG}} (뒤에 [[세르비아 몬테네그로]])

 

=== 설립 이후 가맹하거나 탈퇴한 회원국 ===

* {{AUT}} 1959년 가맹

* {{YUG}} 1961년 탈퇴

* {{SVK}} 1993년 가맹

* {{BGR}} 1999년 가맹

 

2011년 현재 위의 20개국이 CERN의 회원국이다. 그 외 다음 2개국이 가입 예정 상태이다.

* {{ROU}} 는 CERN으로부터 2010년 초청을 받았으며, 2015년 가입 예정

* {{ISR}} 은 2011년에 준회원국이 되었고, 2013년에 회원국이 될 예정

 

그 외 다음의 4개국은 가입 의사를 밝혔으나, 현재 비회원국 상태이다.

 

=== 참관 (옵저버) ===

* {{IND}}

* {{JPN}}

* {{TUR}}

* {{USA}}

 

위 5개국은 참관(옵저버) 상태로 CERN에 관여되어 있으며, 아래의 두 국제 기관을 따르고 있다.

* [[파일:Flag of the United Nations.svg|24px]] [[국제 연합]] [[UNESCO]]

* [[파일:Flag of Europe.svg|24px]] [[유럽 위원회]]

 

그 외에도 여러 나라들이 CERN에 연관되어 있다. 회원국은 아니지만, 현재 CERN에 프로그래머들이 있는 국가들은 다음과 같다.

 

== 공개 시설 ==

=== 과학과 혁신의 글로브(The Globe of Science and Innovation) ===

[[파일:CERN Globe of Science and Innovation.jpg|thumb|225px|right|CERN의 공개 시설, 과학과 혁신의 글로브]]

 

=== 마이크로코슴 박물관(Microcosm Museum) ===

[[파일:UA1.jpg|thumb|right|마이크로코슴 박물관에 전시되어 있는 UA1 실험기기의 단면]]

[[파일:CERN-20060225-24.jpg|thumb|right|마이크로코슴 박물관에 전시되어 있는 가가멜 거품상자]]

 

== [[천사와 악마]] ==

CERN은 영화화된 소설 [[천사와 악마]]에 중요하게 등장하면서 화제가 되기도 했다.

 

 

== 거대 과학 ==

*거대 과학에 대한 조금 더 자세한 내용은 [[거대과학]]을 참조하세요.

 

 

== 같이 보기 ==

*[[페르미 연구소]]

*[[LHC]]

 

== 참고 자료 ==

* {{서적 인용|제목=《LHC, 현대 물리학의 최전선》|저자=이강영|출판사=사이언스북스|발행년도=2011|id=ISBN 978-89-8371-960-7 }}

* {{웹 인용 |url= http://public.web.cern.ch/public/ |제목 = CERN - the European Oragnization for Nuclear Research }}