우주는 어떻게 만들어졌을까. 어떤 물질로 이뤄졌을까.

이런 물음에 대한 정답을 찾으려는 노력이 계속 되면서 1970년 이후 ‘끈이론’이 주목받기 시작했다. 끈이론은 물질의 최소단위가 점이 아니라 고무줄과 같은 끈이라고 설명한다.

기타 같은 현악기들의 소리는 줄이 어떻게 진동하느냐에 따라 다르다. 이렇듯 끈의 진동에 의해 원자, 양성자, 중성자와 같은 작은 입자가 생겨나고 각 입자는 서로 초대칭 짝이 있다는 게 이 이론의 핵심이다.

2007년 스위스 유럽입자물리연구소(CERN)에서 초대형 입자가속기(LHC)를 완성하면서 끈이론은 실험적으로 검증받게 됐다. LHC로 빛의 속도에 가깝게 가속한 두 개의 입자 빔을 충돌시켜 139억 년 전 우주의 탄생을 재현하겠다는 것이다. LHC 실험에서 초대칭 입자가 발견된다면 이는 이론에 머물던 끈이론을 뒷받침하는 실증적인 증거가 된다.

전문가들은 이를 통해 암흑물질을 설명할 수 있을 것으로 보고 있다. 초대칭 입자 가운데 일부가 암흑물질을 구성하는 후보물질로 꼽히기 때문이다. 우주를 구성하는 총 물질의 90% 이상을 차지하는 암흑물질은 적외선과 자외선 등으로는 관측되지 않고 중력을 통해서만 확인이 가능하다.

끈이론의 ‘외도’도 눈에 띄는 부분이다. 최근 끈이론으로 특정 물질의 온도가 매우 낮을 때 전기 저항이 없어지는 초전도현상을 설명하려는 움직임이 잇따르면서 이 이론은 물리학으로까지 영역을 넓히고 있다.

남순건 경희대 물리학과 교수가 이와 같은 내용을 설명하기 위해 강단에 선다. 한국연구재단은 ‘금요일에 과학터치’ 강연을 30일 오후 6시30분 △서울 △부산 △대전 △광주 △대구 등 5대 도시에서 연다.

서울 정독도서관(종로구 북촌길)에서는 여동규 삼선초 교사가 ‘착시 효과를 만들어보자’라는 제목으로 도입강연을, 남 교수가 ‘끈으로 엮어보는 우주·블랙홀·그리고 초전도체(부제:우주 기원의 이론을 찾아서)’라는 제목으로 본 강의를 한다.

남 교수는 우주를 구성하는 최소 단위가 진동하는 작은 끈으로 이루어져 있다고 보고, 이를 통해 우주의 생성원리를 설명하는 ‘끈이론’에 대해 알기 쉽게 설명한다. 끈이론을 실험적으로 증명하고자 하는 시도들에 대해서도 이야기할 계획이다.

‘금요일에 과학터치’에 대한 자세한 내용은 홈페이지(http://www.sciencetouch.net/)에서 확인할 수 있다.

변태섭 동아사이언스 기자 xrockism@donga.com