2-4. 중력자(?) — 아직 발견되지 않은 중력의 매개

제목 옆의 물음표가 말해주는 것

네 번째 전달자는 어디에 있는가

이 절의 제목에 붙은 물음표(?)를 눈치챘는가? 지금까지 세 절에 걸쳐 만난 전달자들 — 광자, 글루온, W·Z 보손 — 에는 물음표가 없었다. 모두 실험으로 확인된, 실재하는 입자들이기 때문이다.

하지만 네 번째 힘인 중력의 전달자는 사정이 다르다.

지금까지의 패턴을 떠올려 보자. 전자기력에는 광자가 있고, 강한 핵력에는 글루온이 있고, 약한 핵력에는 W·Z 보손이 있다. 세 힘 모두 매개 입자를 교환하여 전달된다. 그렇다면 논리적으로 중력에도 매개 입자가 있어야 하지 않을까? 물리학자들은 이 가상의 입자에 중력자(graviton)라는 이름까지 붙여두었다.

그런데 중력자는 아직 한 번도 발견되지 않았다. 그것도 "아직 기술이 부족해서"가 아니라, 발견할 수 있을지조차 불확실한 상황이다.

이것은 현대 물리학이 마주한 가장 근본적인 미해결 문제 중 하나와 맞닿아 있다. 중력은 다른 세 힘과 근본적으로 다른 무언가가 있고, 우리는 아직 그 차이를 완전히 이해하지 못하고 있다.

이전 세 절에서 우리는 전자기력의 광자(질량 0, 전하 없음), 강한 핵력의 글루온(질량 0, 색전하 있음), 약한 핵력의 W·Z 보손(매우 무거움, 맛을 바꿈)을 만났다. 이제 네 번째이자 마지막 힘의 전달자 — 존재가 예측되지만 아직 확인되지 않은 — 를 만날 차례이다.

핵심 질문: "다른 세 힘은 모두 매개 입자가 발견되었는데, 왜 중력의 매개 입자만은 발견되지 않았는가? 중력은 다른 힘들과 무엇이 근본적으로 다른가?"