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초전도 초충돌기

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목차

1. 개요

초전도 초충돌기(SSC)는 1983년 미국에서 건설이 계획되었으나, 1993년 자금 지원 중단으로 취소된 거대 입자 가속기 프로젝트였다. 양성자당 20 TeV의 에너지를 목표로 했으며, 텍사스에 건설될 예정이었다. 프로젝트는 높은 비용, 정치적 논쟁, 냉전 종식 등의 이유로 중단되었으며, 20억 달러가 지출된 상태였다. SSC 취소는 힉스 보손 입자 발견에 영향을 미쳤으며, 현재 부지는 데이터 센터, 화학 회사 등으로 사용되고 있다.

2. 역사

1983년 초, 고에너지 물리학 자문 위원회(HEPAP)는 미국 고에너지 물리학 프로그램의 새로운 시설 소위원회를 구성했다. 스탠퍼드 대학교 물리학자 스탠리 보이치키가 이끌었으며, “향후 5~10년 동안 미국의 최첨단 고에너지 물리학 프로그램을 위한” 권고안을 제시하도록 위임받은[5] HEPAP 소위원회는 미국이 초전도 초충돌기를 건설할 것을 권고했다.[7]

페르미랩 소장이자 이후 노벨 물리학상 수상자인 레온 레더먼은 초전도 초충돌기 프로젝트의 매우 중요한 초기 지지자였으며, 일부 자료에서는 이 프로젝트의 설계자[8] 또는 제안자[9]라고 한다. 그는 이 프로젝트의 주요 지지자이자 옹호자였다.[10][11]

1984년 전국 참조 설계 연구에서 초전도 초충돌기에 대한 논의가 공식적으로 이루어졌으며, 이 연구에서는 양성자당 20TeV의 설계 에너지를 가진 기계의 기술적 및 경제적 타당성을 검토했다.

중앙 설계 그룹(CDG)은 로렌스 버클리 연구소에 조직되었으며, 이곳은 물리학자들이 SSC 설계를 지원하기 위해 모이는 장소가 되었다. 1980년대 중반, 이론 물리학자 J. 데이비드 잭슨 (버클리), 크리스 퀴그 (페르미랩), 모리 티그너 (코넬), 스탠리 보이치키, 레더먼, 시카고의 제임스 크로닌, 하버드 이론가 셸던 글래쇼, 로이 슈위터스를 포함한 많은 선도적인 고에너지 물리학자들이 초충돌기 홍보 노력을 지속했다.

1980년대 중반에는 광범위한 미국 에너지부 검토도 이루어졌다. 1993년 말까지 17개의 수직 갱이 파이고 23.5km의 터널이 뚫렸다.[4]

미국은 우주 정거장과 거대 입자가속기 중 우주정거장에 집중하기로 하여, 1993년 데저트론 계획을 취소했다.

3. 계획

1983년 초, 고에너지 물리학 자문 위원회(HEPAP)는 미국 고에너지 물리학 프로그램을 위한 새로운 시설 소위원회를 구성했다. 스탠퍼드 대학교 물리학자 스탠리 보이치키가 이끌었고,[5] “향후 5~10년 동안 미국의 최첨단 고에너지 물리학 프로그램을 위한” 권고안을 제시하도록 위임받은[6] HEPAP 소위원회는 미국이 초전도 초충돌기를 건설할 것을 권고했다.[7]

1984년 전국 참조 설계 연구에서 초전도 초충돌기에 대한 논의가 공식적으로 이루어졌으며, 이 연구에서는 양성자당 20TeV의 설계 에너지를 가진 기계의 기술적 및 경제적 타당성을 검토했다.

페르미랩 소장이자 이후 노벨 물리학상 수상자인 레온 M. 레더먼은 초전도 초충돌기 프로젝트의 매우 중요한 초기 지지자였으며,[10][11] 일부 자료에서는 이 프로젝트의 설계자[8] 또는 제안자[9]라고 한다.

로렌스 버클리 국립 연구소에 조직된 중앙 설계 그룹(CDG)은 물리학자들이 SSC 설계를 지원하기 위해 모이는 장소가 되었다. 1980년대 중반, J. 데이비드 잭슨 (버클리), 크리스 퀴그 (페르미랩), 모리 티그너 (코넬), 스탠리 보이치키, 레온 M. 레더먼, 시카고의 제임스 크로닌, 하버드 이론가 셸던 글래쇼, 로이 슈위터스를 포함한 많은 선도적인 고에너지 물리학자들이 초충돌기 홍보 노력을 지속했다.

1980년대 중반에는 광범위한 미국 에너지부 검토도 이루어졌다. 1993년 말까지 17개의 수직 갱이 파이고 23.5km의 터널이 뚫렸다.[4][12]

4. 건설 과정 및 중단

1983년 12월, 'National Reference Designs Study'에서 초전도 초충돌기(SSC) 건설 계획이 처음 제시되었다.[4] 1988년 11월, 미국 에너지부는 건설 장소로 텍사스주를 선정했고, 1991년 건설이 시작되었다. 그러나 1993년 프로젝트는 취소되었는데, 당시 23.5 킬로미터의 터널이 굴착된 상태였다.[22]

프로젝트 초기, 높은 비용에 대한 논쟁이 있었다. 1987년 의회는 44억 달러에 완료될 수 있다고 보고 받았지만, 비용은 계속 증가했다.[4] 결국, 이 프로젝트는 여러 요인으로 인해 중단되었다.

4. 1. 예산 문제와 정치적 논쟁

1987년, 미국 의회는 초전도 초충돌기(SSC) 프로젝트가 44억 달러에 완료될 수 있다고 보고 받았으며, 텍사스주 포트워스 출신의 미국 하원의장 짐 라이트의 열렬한 지지를 받았다.[4][13] NASA의 국제 우주 정거장(ISS) 건설 비용과 비교하며, 프로젝트의 높은 비용에 대한 논쟁이 있었다.[4] 다른 주 출신 의원들과 SSC 분야가 아닌 과학자들은 해당 예산이 다른 과학 분야에 쓰이는 것이 더 낫다고 주장하며, 미국이 두 프로젝트를 모두 감당할 수 없다고 비판했다.[4]

일리노이주 페르미 국립 가속기 연구소의 기존 인프라를 사용하지 않아 발생하는 추가 비용은 4.95억달러에서 32.8억달러로 추정되었다.[14]

프로젝트 지도자들은 유럽, 캐나다, 일본, 러시아, 인도 등에서 재정 지원을 희망했으나, 프로젝트를 미국의 우월성 홍보 수단으로 내세우면서 어려움을 겪었다.[21] 유럽은 CERN의 대형 강입자 충돌기 연구에 집중하고 있었고, 인도는 5000만달러를 지원 약속했지만, 일본과의 협상은 자동차 산업 무역 갈등으로 인해 결렬되었다.[21] 미일 무역 사절단은 조지 H. W. 부시 구토 사건으로 인해 SSC 자금 지원 논의에 실패했다.[21]

미국 의회는 연간 자금 지원을 시작했으나, 1992년 하원에서 다수가 반대(231-181)했지만 상원의 지지(62-32)로 예산이 조정되었다.[15] 1993년 초, 프로젝트 계약자 지원 단체의 로비 활동이 있었고,[16] 2월 미국 감사원은 12.5억달러 건설 예산 중 6.3억달러 초과 지출을 보고했다. 3월, ''뉴욕 타임스''는 총 예상 비용이 84억달러로 증가했다고 보도했다.[15] 6월, 정부 감시 프로젝트는 미국 에너지부 감사관의 초안 감사 보고서를 공개하며 높은 비용과 관리 부실을 비판했다.[16][17] 감사관은 3년간 의문스러운 지출 50만 달러(크리스마스 파티 1만 2천 달러, 케이터링 점심 2만 5천 달러, 사무실 식물 구매 및 유지 2만 1천 달러 등)를 조사했고,[18] 지출된 자금의 40%(2.03억달러)에 대한 문서화가 부적절하다고 결론지었다.[19]

1993년, 빌 클린턴 대통령은 SSC 포기가 미국의 기초 과학 리더십을 훼손할 것이라며 의회에 지원을 요청했지만,[20] 결국 프로젝트는 취소되었다.

4. 2. 냉전 종식의 영향

1991년 건설이 시작되어 총 20억달러가 지출되었으나, 1993년 건설 계획이 취소되었다. 여기에는 여러 요인이 작용했는데, 그중 하나는 소련의 붕괴와 냉전 종식으로 미국의 과학적 우월성을 증명할 필요가 없어진 점이었다.[4]

4. 3. 프로젝트 중단의 결과

미국은 우주 정거장과 거대 입자가속기 중 우주정거장에 집중하기로 결정하면서, 1993년에 데저트론 계획을 취소했다.[21] 총 20억달러가 지출된 후 (개최 주였던 텍사스에서 4억달러, 나머지는 미국 에너지부에서 지출)[21], 1993년 10월 19일 하원은 자금 지원을 거부했고, 상원 협상가들은 이를 복원하는 데 실패했다.[22] 짐 슬래터리 하원 의원의 주도 이후[22], 빌 클린턴 대통령은 1993년 10월 30일, 과학에 대한 "심각한 손실"에 유감을 표명하며, 마침내 이 프로젝트를 취소하는 법안에 서명했다.[23]

프로젝트 취소에는 여러 요인이 작용했다.[4]

  • 치솟는 비용 추산 (120억달러까지)[24]
  • 물리학자들과 미국 에너지부 관계자들의 부실한 관리
  • 소련의 붕괴와 냉전 종식으로 미국의 과학적 우월성을 증명할 필요성이 사라진 점
  • 동일한 비용으로 더 많은 소규모 과학 실험을 지원할 수 있다는 믿음
  • 지출을 전반적으로 줄이려는 의회 의지 (미국은 2550억달러의 예산 적자를 겪고 있었음)
  • 앤 리처즈 텍사스 주지사의 소극적인 태도[25]
  • 빌 클린턴 대통령의 초기 프로젝트 지원 부족[26]


필립 W. 앤더슨과 니콜라스 블롬베르겐과 같은 저명한 응집 물질 물리학자들은 의회에서 이 프로젝트에 반대하는 증언을 했다. 그들은 SSC가 고품질 연구를 수행하겠지만, 지나치게 비싸다고 주장했다. SSC에 대한 과학적 비판자들은 응집 물질 물리학 및 재료 과학과 같은 다른 분야의 기초 연구가, 해당 분야가 기술적, 경제적 이점을 가진 응용 분야를 더 많이 생산할 가능성이 있음에도 불구하고, 고에너지 물리학에 비해 자금 지원이 부족하다고 지적했다.[27]

스티븐 와인버그는 초전도 초충돌기(SSC)의 취소를 더 큰 국가적 및 세계적 사회 경제적 위기의 맥락에서 이해했다.[4]

초전도 초충돌기(SSC)의 주요 추진자이자 옹호자였던[10][11] 레온 레더먼은 이 프로젝트의 마지막 해와 의회의 지지 상실을 배경으로 대중 과학 서적을 저술했다. 1993년에 출판된 ''신의 입자: 만약 우주가 답이라면, 질문은 무엇인가?''는 초전도 초충돌기(SSC)가 지원했을 과학적 연구의 중요성에 대한 인식을 높이고자 했다. 이 책은 힉스 보손에 대한 별명인 "신의 입자"를 대중화했다.[28]

초전도 초충돌기(SSC)의 폐쇄는 댈러스-포트워스 광역권 남부에 부정적인 영향을 미쳐 특히 댈러스의 트리니티 강 남쪽에 위치한 지역에서 경기 침체를 유발했다.[29] 프로젝트가 취소되었을 때, 22.5km의 터널과 17개의 지표면으로 연결되는 수직갱도가 이미 굴착되었고, 대규모 시설에 거의 20억달러가 지출되었다.[30]

5. 프로젝트 중단의 교훈과 대형 강입자 충돌기(LHC)와의 비교

미국은 우주 정거장과 거대 입자가속기 중 우주정거장에 집중하기로 결정하면서, 1993년 데저트론 계획을 취소했다.[4] 이 프로젝트는 로이 슈비터스가 책임을 맡았으며, 둘레길이 87km, 양성자 빔 에너지 20 테라전자볼트(TeV)를 목표로 했다. 1983년 12월 계획이 시작되어 1988년 11월 미국 에너지부가 텍사스를 건설 장소로 선정했고, 1991년에 건설이 시작되었으나 1993년에 취소되었다. 당시 23.5km의 터널이 굴착된 상태였다.

스티븐 와인버그는 초전도 초충돌기(SSC)의 취소가 과학 연구 자금 지원, 교육, 의료, 운송 및 통신 기반 시설, 형사 사법 및 법 집행과 같은 더 큰 국가적, 세계적 사회 경제적 위기의 맥락에서 이해되어야 한다고 말했다.

레온 레더먼은 SSC의 주요 추진자이자 옹호자[10][11]로서, 프로젝트 마지막 해와 의회의 지지 상실을 배경으로 대중 과학 서적 ''신의 입자: 만약 우주가 답이라면, 질문은 무엇인가?''(1993년 출판)를 저술하여 SSC가 지원했을 과학적 연구의 중요성에 대한 인식을 높이고자 했다. 이 책은 힉스 보손의 별명인 "신의 입자"를 대중화했다.[28]

SSC의 폐쇄는 댈러스-포트워스 광역권 남부, 특히 댈러스의 트리니티 강 남쪽에 위치한 지역에 경기 침체를 유발하는 등 부정적인 영향을 미쳤다.[29] 프로젝트가 취소되었을 때, 터널과 17개의 지표면으로 연결되는 수직갱도가 이미 굴착되었고, 대규모 시설에 거의 20억달러가 지출되었다.[30]

5. 1. 대형 강입자 충돌기(LHC)와의 비교

유럽의 CERN(제네바)에 있는 대형 강입자 충돌기(LHC)와 비교했을 때, 초전도 초충돌기(SSC)가 계획했던 충돌 에너지는 40 TeV로 LHC의 13.6 TeV(2023년 기준)보다 약 3배 높았다.[31] 그러나 계획된 광도는 LHC 설계 광도의 10분의 1 수준이었다.

SSC 건설 비용이 많이 든 주된 이유는 거대한 터널을 건설하는 대규모 토목 공사 때문이라는 주장이 있지만, 이는 사실과 다르다. 터널 공사와 기존 시설 건설 예산은 전체 예산의 약 10%에 불과했다(총 100억 달러 중 11억 달러). 가장 큰 비용이 발생한 부분은 실험실 개발 단계에 있었고, 최종 비용에 대한 불확실성이 컸던 자석이었다. LHC의 둘레는 27km인 반면, SSC는 87.1km였다.

LHC가 비용 면에서 유리했던 점은 기존의 기반 시설과 대형 전자-양전자 충돌기의 27km 길이의 터널을 활용하고, 더 높은 에너지의 입자를 사용 가능한 터널로 굽히기 위해 다른 혁신적인 자석 설계를 사용했다는 점이다.[32] LHC는 건설하는 데 약 50억달러가 들었다. CERN의 총 운영 예산은 연간 약 10억달러이다. 대형 강입자 충돌기는 2008년 8월에 가동되었다.[33]

로이 슈비터스는 2021년 인터뷰에서 만약 SSC 프로젝트가 완료되었다면 힉스 보손 입자를 스위스에서 발견되기 10년 전에 발견하고, CERN의 연간 방문객 12만 명과 비슷한 수의 방문객을 텍사스 북부로 유치했을 것이라고 예상했다.[34]

6. 부지의 현재



프로젝트 취소 후, 주요 부지는 텍사스주 엘리스 카운티에 양도되었고, 카운티는 여러 차례 부지 매각을 시도했다. 2006년 8월, 이 부지는 고 J.B. 헌트가 이끄는 투자 그룹인 Collider Data Center, LLC에 매각되었다.[35]

2009년 Collider Data Center는 GVA Cawley와 계약을 맺고 부지를 데이터 센터로 마케팅했다.[36] 2012년, 화학 회사인 Magnablend는 지역 사회의 일부 반대에도 불구하고 부지와 시설을 매입했다.[37] 이후 도둑과 마약 파티의 주요 장소가 되었던 시설 내 건물들은 개조되었고, 2013년 Magnablend에 의해 다시 문을 열었다.[38] 이 시설은 에너지 서비스 산업을 위한 다양한 유정 제품을 생산한다.

7. 대중문화 속 초전도 초충돌기

비비스와 버트헤드 시즌 3의 15화 "시민 버트헤드"는 1993년 10월 18일에 방영되었는데, 이 날은 의회가 초전도 초충돌기 지원을 취소하기 하루 전날이었다. 이 에피소드에서는 우등생인 하이랜드 고등학교 학생이 빌 클린턴 대통령에게 "예산 적자를 고려할 때, 초충돌기가 이 시점에서 정말로 필요한가요?"라는 질문을 연습하는 장면이 나온다.[39]

보스턴 기반의 얼터너티브 밴드 트라이브의 1993년 노래 "Supercollider"는 (당시 취소되지 않은) 프로젝트 건설을 돕기 위해 고용된 과학자의 관점을 묘사한다.[39]

존 G. 크레이머의 1997년 하드 SF 소설 ''아인슈타인의 다리''는 초전도 초충돌기의 가상 버전을 중심으로 전개된다.[39]

2001년 2월 25일 방영된 퓨처라마 에피소드 "그게 롭스터테인먼트!"에서 로봇 코미디언이 초충돌기에 대한 농담을 하고, 빈정거림조로 초충돌기가 건설되었다고 말한다.[39]

2002년 3월 6일 방영된 웨스트 윙 에피소드에서 샘 시본이 대학 시절 물리학 교수에게 프로젝트 완성을 위한 자금 지원을 돕는 과정에서 초충돌기에 대한 논의가 이루어진다.[39]

허먼 워크의 2004년 소설 ''텍사스의 구멍''은 중국인 물리학자가 오랫동안 찾아 헤매던 힉스 보손을 발견했다는 깜짝 발표 이후 고에너지 물리학자의 모험을 묘사한다. 줄거리의 일부는 중단된 초전도 초충돌기 프로젝트를 기반으로 한다.[39]

2021년 1월 21일 방영된 ''영 셸던'' 에피소드에서 셸던 쿠퍼(이안 아미티지)의 멘토인 존 스터지스 박사(월리스 쇼운)가 그곳에서 새로운 직장을 얻게 되면서 초충돌기가 언급된다. 2021년 4월 1일 에피소드에서는 시설의 외부 촬영 장면과 셸던의 할머니(애니 포츠)로부터 전화를 받는 스터지스 박사의 모습이 나온다.[39]

2021년, 이 프로젝트는 가설적인 악마의 관료적 혼돈에 대한 사례 연구로 인용되었으며, 이는 미국 에너지부에서 "좋은 일이 일어나는 것을 막는" 역할을 한다.[39]

참조

[1] 웹사이트 The superconducting super collider https://www.pmi.org/[...] 1990-11
[2] 웹사이트 The Decline and Fall of the SSC http://www.npl.washi[...] Analog Science Fiction and Fact Magazine 2011-05-09
[3] 뉴스 In Memory of Louis Ianniello http://www.highbeam.[...] Minerals, Metals & Materials Society 2012-08-17
[4] 논문 The Crisis of Big Science http://www.nybooks.c[...] 2012-05-10
[5] 논문 The Supercollider: The Pre-Texas Days — A Personal Recollection of Its Birth and Berkeley Years https://www.worldsci[...] 2008-01
[6] 간행물 Report of the 1983 Subpanel on New Facilities for the U.S. HighEnergy Physics Program US Department of Energy 1983-07
[7] 간행물 Report of the 1983 HEPAP Subpanel on New Facilities
[8] 뉴스 No Resurrection in Sight for Moribund Super Collider : Science: Global financial partnerships could be the only way to salvage such a project. But some feel that Congress delivered a fatal blow. https://www.latimes.[...] 2013-01-16
[9] 논문 Vision to reality: From Robert R. Wilson's frontier to Leon M. Lederman's Fermilab 2004
[10] 논문 Illinois Issues journal, June 1987 http://www.lib.niu.e[...] 1987-06
[11] 논문 Good-bye to the SSC: On the Life and Death of the Superconducting Super Collider http://calteches.lib[...] California Institute of Technology 2013-01-16
[12] 웹사이트 Q & A: Texas supercollider project scrapped http://www.tampabay.[...] St. Petersburg Times 2010-07-11
[13] 문서 Jim Wright West Texas Historical Association 2010-02-26
[14] 논문 A bridge too far: The demise of the Superconducting Super Collider 2016-10-01
[15] 뉴스 Budget Politics Exposed in Fight for Supercollider https://www.nytimes.[...] 1993-03-31
[16] 뉴스 Super Collider's first collision is with auditors https://news.google.[...] The Milwaukee Journal 2010-06-29
[17] 웹사이트 The Superconducting Super Collider's Super Excesses http://www.pogo.org/[...] Project on Government Oversight 1993-06-07
[18] 웹사이트 Super-Collider Perks Under Investigation : Science: Documents show costly parties and catered lunches. Officials say expenses are legal but some were inappropriate. https://www.latimes.[...] 1993-06-10
[19] 뉴스 Energy Chief Says Accounting Problems Snag Supercollider Project https://www.nytimes.[...] 1993-07-01
[20] 웹사이트 Letter to Representative William H. Natcher on the Superconducting Super Collider http://www.gpo.gov/f[...] U.S. Government Printing Office 2012-04-04
[21] 뉴스 The Supercollider That Never Was https://www.scientif[...] 2013-10-15
[22] 뉴스 Congress officially kills collider project https://news.google.[...] 2010-06-28
[23] 웹사이트 Stating Regret, Clinton Signs Bill That Kills Supercollider https://www.nytimes.[...] 2012-04-04
[24] 잡지 Whatever Happened to the Superconducting Super Collider? https://newrepublic.[...] 2011-12-13
[25] 웹사이트 Some Observations on DOE's Role in Megascience http://meetings.aps.[...] History of Physics Forum, American Physical Society 2010-07-11
[26] 웹사이트 George Bush: "Remarks at the Superconducting Super Collider Laboratory in Waxahachie, Texas," July 30, 1992 http://www.presidenc[...] University of California - Santa Barbara
[27] 논문 Fundamental Disputations: The Philosophical Debates that Governed American Physics, 1939–1993 https://www.reposito[...] 2015
[28] 서적 Magic Universe: A Grand Tour of Modern Science https://books.google[...] Oxford University Press 2005
[29] 논문 Scientists are long gone, but bitter memories remain http://www.sciencema[...] 2010-07-11
[30] 논문 Lots of reasons, but few lessons http://www.sciencema[...] 2010-07-11
[31] CERN The Large Hadron Collider http://home.web.cern[...]
[32] 웹사이트 It's the magnets, stupid: Why the LHC succeeded where the SSC failed http://edgeofphysics[...] edgeofphysics.com blog 2010-03-10
[33] 웹사이트 The Large Hadron Collider https://home.cern/sc[...] 2021-09-27
[34] 웹사이트 The Superconducting Super Collider: How Texas got the world's most ambitious scientific project and why it failed https://www.wfaa.com[...] 2021-05-11
[35] 뉴스 GVA Cawley to market former super collider http://dallas.bizjou[...] Dallas Business Journal 2010-07-11
[36] 웹사이트 High Profile Superconducting Super Collider Project from Early 90s Sees New Life http://www.supercond[...] Superconductor Week 2006-08-16
[37] 뉴스 Neighbors vow to fight chemical plant at Super Collider site https://www.wfaa.com[...] WFAA 2012-01-31
[38] 뉴스 Magnablend Reopens Former Superconducting Super Collider Facility In Waxahachie, TX https://businessfaci[...] Business Facilities 2019-11-18
[39] 웹사이트 The Demon of Bureaucratic Chaos https://www.thenewat[...] 2021-07-05


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