[미디어파인=이상원 기자] 블랙홀은 무엇이든 삼켜버리는 우주적 괴물로 대중의 상상 속에 자리 잡고 있다. 일부는 이러한 블랙홀이 입자가속기, 특히 스위스 제네바 근처에 위치한 대형강입자가속기(LHC)에서 의도적으로 또는 실수로 만들어질 수 있다고 우려한다. 그러나 설령 인간이 실험실에서 블랙홀을 만들어낸다 해도, 그것이 지구에 큰 위협이 될 가능성은 낮다는 것이 과학자들의 견해다.
프린스턴 대학교 이론 천체물리학자인 엘리엇 쿼터트 박사는 "실험실에서 만들어지는 블랙홀은 질량이 매우 작아 중력이 미치는 영향이 제한적일 것"이라며 "큰 물질을 삼킬 정도로 강력하지는 않을 것"이라고 말했다. 오히려 블랙홀 생성 실험은 양자역학과 중력의 본질에 대한 근본적인 질문에 답을 찾을 기회를 제공할 수 있다. 이러한 실험은 블랙홀의 독특한 특성을 이해하고, 우주에서의 역할을 규명하는 데 큰 도움이 될 전망이다.
블랙홀은 일반적으로 태양보다 훨씬 더 큰 별이 죽을 때 형성된다. 별의 외부는 초신성 폭발로 우주로 퍼져나가고, 중심부는 무한한 중력으로 스스로 붕괴하며 블랙홀이 된다. 이때 생성된 블랙홀은 빛조차 빠져나갈 수 없는 강력한 중력을 가지며, 우주 곳곳에서 발견된다. 블랙홀은 그 자체로 위험하지 않다. 문제는 '사건의 지평선'이라 불리는 경계에 접근하는 것이다. 사건의 지평선 안으로 들어가면 그 어떤 것도 탈출할 수 없다. 하지만 실험실에서 생성되는 블랙홀의 경우, 크기가 매우 작아 이런 위험은 거의 없을 것으로 보인다. 예를 들어, 질량이 0.5kg에 불과한 실험실 블랙홀은 양성자보다 1조 배 작은 사건의 지평선을 가질 것이다.
LHC에서 블랙홀이 생성될 가능성은 아인슈타인의 특수상대성이론에서 비롯됐다. 이 이론에 따르면 에너지(E)와 질량(m)은 상호 변환 가능하다(E=mc²). LHC가 엄청난 속도와 에너지로 양성자를 충돌시키면서, 이 과정에서 블랙홀과 같은 이례적인 입자가 생성될 가능성이 제기됐다. 그러나 이런 블랙홀을 만들려면 LHC가 현재 생성할 수 있는 에너지보다 수십억 배 더 강한 에너지가 필요하다. 2008년 LHC가 가동되기 전, 연구자들은 블랙홀이 생성될 가능성을 검토하며, 실제로 생성될 확률이 극히 낮다는 결론을 내렸다. 우주에서 더 높은 에너지로 대기권에 충돌하는 입자들조차 블랙홀을 생성하지 않는다는 점이 이를 뒷받침했다.
최근 양자 컴퓨터를 이용해 블랙홀 두 개로 연결된 ‘아기 웜홀’을 시뮬레이션하는 연구가 발표됐다. 이는 완전한 돌파구는 아니지만, 양자역학과 일반상대성이론의 수학적 특성을 연결하는 중요한 개념적 성과로 평가된다. 쿼터트 박사는 "실험실에 실제 블랙홀이 있다면 물질을 던져 '강착 원반'을 만들어 그 가스가 어떻게 소용돌이치며 빛을 생성하는지 관찰하고 싶다"고 말했다. 이는 블랙홀의 작동 방식을 통제된 환경에서 연구할 수 있는 중요한 기회가 될 것이다. 과학자들은 향후 더 강력한 양자 컴퓨터와 새로운 기술로 블랙홀을 시뮬레이션하고 그 행동을 정밀하게 연구할 날을 기대하고 있다. 이는 우주의 신비를 풀어가는 여정에서 또 다른 중요한 진전을 의미한다.