정부는 지난 5월 국제과학비즈니스벨트 거점도시인 대전에 입자가속기를 건설하기로 결정했다. 당시 과학자들에게는 입자가속기가 어디로 가느냐가 초미의 관심사였다. 왜 입자가속기에 그렇게 높은 관심을 보였을까. 입자가속기는 우주생성의 비밀을 푸는 장치인 데다 응용분야도 다양하기 때문이다. 가속기의 원리는 간단하다. 입자를 빛의 속도로 가속시키면 입자가 쪼개지게 된다. 이 과정에서 입자를 구성하는 새로운 원소를 검출할 수 있다. 때로는 이렇게 발견된 원소가 의료장치 등에도 활용될 수 있다.

가속기를 처음 만든 과학자는 미국의 물리학자 어니스트 로렌스다. 1901년 8월8일 출생한 어니스트 로렌스(1958년 작고)는 1930년 캘리포니아대학 교수 시절 물리학자 스탠리 리빙스턴과 함께 가속기 ‘사이클로트론’을 고안해냈다. 당시 캘리포니아는 입자가속기를 만들기에 최적의 공간이었다. 골드러시로 수많은 수력발전소가 생겨났으며 고전압 기술이 발달, 가속기를 만들 만한 토대를 갖추고 있었다. 물리학자지만 유명한 논문 한 번 내지 못한 로렌스는 입자가속기 개발로 9년 뒤 노벨물리학상까지 받았다. 로렌스의 입자가속기 사이클로트론은 1937년 자연상태에서는 존재하지 않는 최초의 인공원소를 만들어냈다.

그렇다면 인공원소가 무슨 도움을 줄 수 있을까. 화학·생물학·의학 분야 발전에 많은 공을 세웠다. 새 원소는 반감기가 짧아 인체에 오래 머물지 않는 특성을 가진 것들도 많았다. 따라서 양성자단층촬영기(PET) 진단 시 이런 인공원소를 활용하면 인체에 해가 없이 암세포의 유무 등을 진단할 수 있게 된다.

사이클로트론 이후 세계 각국에서 입자가속기를 잇달아 건설했다. 현재 가장 유명한 입자가속기는 스위스에 있는 유럽원자핵공동연구소의 대형강입자충돌기와 미국 페르미 연구소의 테바트론이다. 미국의 과학자들은 테바트론을 이용해 소립자 톱쿼크를 발견했다. 톱쿼크는 물질의 형태를 만드는 근본입자로 우주생성의 원리를 규명하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 과학자들은 보고 있다. 로렌스는 제2차 세계대전 기간 핵폭탄 개발을 위한 맨해튼 계획에 참여하기도 했다. 핵폭탄의 원료가 되는 우라늄-235를 분리해내는 데 입자가속기가 필요했던 것이다. 이 공로로 그는 1957년 미국 원자력위원회로부터 페르미상을 받았다.

로렌스는 컬러텔레비전의 브라운관을 발명해 특허를 얻었다. 버클리의 로렌스 버클리 연구소, 리버모의 로렌스 리버모 국립연구소는 그의 이름을 따서 세워졌다. 원자번호 103번 원소 로렌슘(Lr)도 그의 이름을 따서 명명한 것이다.