2008년, 유럽의 거대 입자가속기 LHC가 가동을 앞두고 온 세상이 술렁였다. 여기서 미니 블랙홀이 생겨 지구를 통째로 삼킨다는 공포였다.
가동을 막아달라는 소송까지 벌어졌다. 나도 그 무렵 뉴스를 어렴풋이 기억한다.
이게 정말 근거 있는 걱정이었을까. LHC 블랙홀 공포에 과학은 뭐라고 답했는지 하나씩 쉽게 풀어봤다.
LHC 블랙홀 공포는 어디서 시작됐나
LHC는 양성자를 빛의 속도에 가깝게 가속해 정면으로 충돌시키는 장치다. 이때 아주 작은 공간에 엄청난 에너지가 몰린다.
스위스와 프랑스 국경 지하에 있는 둘레 27km짜리 거대한 터널이다. 세상에서 가장 큰 실험 장치로 꼽힌다.
여기서 이론상 초미니 블랙홀이 생길 수도 있다는 물리학 논의가 있었다. 이게 언론을 타면서 지구를 삼키는 블랙홀 공포로 번졌다.
사람들이 겁먹은 논리는 단순했다. 블랙홀은 뭐든 빨아들이니 아무리 작아도 지구 한복판에 생기면 점점 자라 결국 지구를 다 먹을 거라는 것이다.
직관적으로는 그럴듯해서 불안이 빠르게 퍼졌다. 나도 처음 이 논리만 들었을 땐 살짝 겁이 났다.
LHC에서 블랙홀은 애초에 생기기 어렵다
LHC는 2008년 이후 10년 넘게 충돌했지만 미니 블랙홀은 하나도 안 나왔다. 애초에 생기기가 극히 어렵기 때문이다.
이런 미니 블랙홀이 생기려면 눈에 안 보이는 여분의 차원이 있어야 한다. 이게 사실일 때만 LHC 정도 에너지로 생길 가능성이 열린다.
그런데 여분 차원 자체가 아직 확인되지 않은 가설이다. 있는지 없는지도 모르는 조건이 붙는 셈이다.
이론적 가능성은 열어뒀지만 현실에서는 만들어지지 않았다. 찾아보니 오히려 이 결과가 여분 차원이 없다는 쪽을 가리켰다.
알고 보니 공포의 전제부터가 이렇게 흔들리고 있었다. 근거가 생각보다 얕았던 것이다.
미니 블랙홀은 설령 생겨도 즉시 사라진다
더 결정적인 건 설령 미니 블랙홀이 생겨도 순식간에 증발한다는 점이다. 스티븐 호킹이 밝힌 호킹 복사 때문이다.
블랙홀은 완전히 검기만 한 게 아니라 아주 미약하게 에너지를 내뿜으며 조금씩 줄어든다. 이 증발 속도는 블랙홀이 작을수록 무섭게 빨라진다.
충돌로 생길 미니 블랙홀은 너무 작다. 뭔가를 빨아들일 틈도 없이 상상하기 힘들 만큼 짧은 찰나에 스스로 폭발하듯 사라진다.
지구를 삼키기는커녕 생기자마자 없어지는 것이다. 우리가 생겼다는 걸 알아챌 틈조차 없을 만큼 짧다.
이 증발 원리는 블랙홀 증발 이야기에 쉽게 풀어놨다.
우주는 LHC보다 센 실험을 이미 해왔다
가장 마음이 놓이는 논거는 따로 있다. 우주에서 날아오는 고에너지 입자인 우주선이 수십억 년간 지구 대기에 쉴 새 없이 부딪혀 왔다.
그 에너지는 LHC보다 훨씬 강한 경우도 많다. 자연이 LHC보다 센 충돌 실험을 이미 무수히 해온 셈이다.
만약 이런 충돌로 지구를 삼키는 블랙홀이 생길 수 있었다면 지구도 태양도 다른 별들도 벌써 사라졌어야 한다.
그런데 지금도 다들 멀쩡하다. 이 사실 하나가 어떤 계산보다 강한 안전 증거다.
지구뿐 아니라 온 우주가 지금껏 이 실험을 통과해 온 셈이다. 나는 이 논거가 제일 든든하게 와닿았다.
LHC는 지금까지도 여전히 안전하다
LHC는 2022년부터 다시 더 센 충돌 실험을 이어가고 있다. 그동안에도 미니 블랙홀은 여전히 하나도 나오지 않았다.
실험 결과는 오히려 여분 차원이 우리가 시험한 에너지에는 없다는 쪽으로 모인다. 공포의 전제 자체가 흔들린 것이다.
이론에서 시작된 걱정이 실제 관측으로 하나씩 지워진 셈이다. 과학이 겁을 재료가 아니라 확인의 대상으로 다룬 것이다.
2029년부터는 성능을 더 높인 업그레이드도 예정돼 있다. 그래도 지구를 삼킬 걱정은 없다. 앞의 안전 논거들이 그대로 유효하기 때문이다.
안전 평가단도 여러 차례 검토 끝에 공식적으로 위험이 없다고 결론지었다. 나는 이 대목에서 마음이 놓였다.
가장 무서워 보이던 공포가 알고 보니 가장 근거가 얕았다는 게, 나는 오래 기억에 남았다. 무섭게 들리는 이야기일수록 근거를 따져볼 필요가 있었다.
그러니 뉴스에 다시 이런 공포가 떠도 겁먹을 필요는 없다. 과학은 이미 여러 방향에서 답을 내놨다.
다음에 비슷한 종말론 뉴스를 보면 우주선 이야기부터 떠올릴 것 같다.
자주 묻는 질문
Q1. LHC가 블랙홀을 만들 수 있나
A. 이론상 초미니 블랙홀 가능성은 논의됐지만, 확인 안 된 여분 차원이 있어야 하고 실제로는 한 번도 관측되지 않았다.
Q2. 미니 블랙홀이 지구를 삼킬 수 있나
A. 없다. 아주 작은 블랙홀은 호킹 복사로 순식간에 증발해서 뭔가를 빨아들일 틈도 없이 사라진다.
Q3. 왜 우주선 이야기가 안전 증거인가
A. 우주선은 LHC보다 센 충돌을 수십억 년간 대기에서 일으켜 왔다. 위험했다면 지구와 별들이 벌써 사라졌을 것이다.
Q4. 여분 차원은 있는 걸로 밝혀졌나
A. 아니다. LHC에서 미니 블랙홀이 안 나오면서, 시험한 에너지 범위에는 여분 차원이 없다는 쪽으로 결과가 모인다.
Q5. 지금 LHC는 여전히 안전한가
A. 그렇다. 2022년 이후 더 센 실험에도 미니 블랙홀은 없었고, 안전 평가단도 위험이 없다고 공식 결론지었다.
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