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굿바이~ 베바트론!

반양성자 발견한 입자가속기 철거 중


한때 세계 최대의 입자가속기로 불렸던 미국 로렌스버클리국립연구소의 베바트론(Bevatron)이 영원히 역사 속으로 사라질 운명에 처했다. 미국 정보기술(IT) 전문지 ‘와이어드’는 베바트론이 현재 서서히 철거되고 있으며 2011년이면 그 흔적이 모두 사라질 것이라고 최근 보도했다.

베바트론은 1950년대 초 900만 달러(약 113억원)를 들여 건설됐으며 1954년 가동을 시작했다. 미국의 과학전문잡지 ‘파퓰러 사이언스’는 당시 베바트론을 ‘보이지 않는 땅콩(양성자)을 부술 10만t 짜리 크래커’라는 제목으로 그 규모와 원리를 상세히 소개하는 기사를 실었다.

기사에 따르면 베바트론은 철근만 9500t이 들었으며, 전선 길이를 다 합하면 약 362km(225마일)이, 그리고 진공관은 2400개가 쓰인 거대한 입자충돌기였다.

베바트론의 임무는 반물질을 발견하는 것. 1930년대 영국의 이론물리학자인 폴 디랙은 반(反)물질의 존재를 예측했고, 이에 따라 베바트론은 양성자를 6.2GeV(기가전자볼트, 1GeV=10억eV)로 가속시킨 뒤 충돌시켜 반(反)양성자를 찾아야 했다.




베바트론이 완공된 다음해 반양성자를 발견해 1959년 노벨 물리학상을 받은 이탈리아 출신 미국 물리학자 에밀리오 세그레. 사진제공 미국 로렌스버클리국립연구소



베바트론이라는 이름도 ‘Billion electron Volt’ 즉 10억전자볼트의 에너지로 양성자를 가속할 수 있는 입자가속기란 뜻을 가졌다.

실제로 베바트론은 가동 1년 만인 1955년 반양성자를 찾는 데 성공했다. 이탈리아 출신의 미국 물리학자 에밀리오 세그레와 오언 체임벌린은 그 공로로 1959년 노벨 물리학상을 받았다.


베바트론은 가동 기간 중 몇 차례 성능이 향상됐다. 1960년부터 3년간 960만 달러(약 120억 원)를 들여 양성자 빔의 강도를 늘였고, 1970년대 초에는 생명공학 연구에 활용될 수 있도록 양성자 대신 질소 이온을 사용하기도 했다.


또 1974년엔 로렌스버클리국립연구소에 있던 선형가속기인 SuperHILAC을 인젝터(입자 빔을 가속기로 쏘는 장치)로 연결해 베바트론을 순전히 가속장치로만 활용할 수 있는 ‘베바랙’(Bevalac) 가속기로 거듭났다. 이로써 베바트론은 당시 세계에서 가장 강력한 중이온 가속기라는 명성을 얻었다.

베바트론은 1993년 가동을 중단했다. 베바트론이 운영된 40년 간 노벨상 4개가 배출됐다.



에밀리오 세그레와 함께 1959년 반양성자를 발견해 노벨 물리학상을 공동 수상한 미국 물리학자 오언 체임벌린. 사진제공 미국 로렌스버클리국립연구소



1954년 완공된 미국 로렌스버클리국립연구소의 입자가속기 베바트론. 당시 입자가속기 중 세계 최대 규모를 자랑했다. 사진제공 미국 로렌스버클리국립연구소



베바트론 건설 과정. 한 엔지니어가 베바트론으로 양성자를 쏘는 인젝터를 가속기에 연결하고 있다. 사진제공 미국 로렌스버클리국립연구소



베바트론 전경. 베바트론은 약 11600m2나 되는 넓은 면적을 차지했다. 지름 약 4.6m의 원형가속기는 사진에서 보이는 건물의 돔 아래에 설치됐다. 사진제공 미국 로렌스버클리국립연구소



베바트론을 설계한 미국 물리학자 에드윈 맥밀런이 가속기의 원리를 설명하고 있다. 사진제공 미국 로렌스버클리국립연구소



베바트론은 몇 차례 성능이 향상됐다. 사진은 약 2m 두께의 콘크리트벽으로 베바트론의 지붕을 덮은 모습. 사진 속 인물은 에드윈 맥밀런(왼쪽)과 베바트론 그룹 리더였던 에드윈 로프그렌이다. 사진제공 미국 로렌스버클리국립연구소



베바트론에 중이온 입자를 쏘는 선형가속기 SuperHILAC이 합쳐져 베바랙이라는 막강한 중이온 가속기가 탄생했다. 사진제공 미국 로렌스버클리국립연구소



2005년 베바트론 모습. 베바트론은 1993년 가동을 중단했다. 사진제공 미국 로렌스버클리국립연구소



이미 베바트론의 일부는 철거됐다. 베바트론은 2011년까지 완전히 철거된다. 사진제공 미국 로렌스버클리국립연구소

 

 

 

 



이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com



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