LHCb 검출기 활용···고에너지물리학 컨퍼런스서 발표
양자색역학 등 연구 활성화 기대

"입자 물리학 연구의 새로운 영역을 열었다."(Chris Parkes 영국 맨체스터대 교수)

"강한 핵력(Strong Forces)을 규명할 새로운 척도다."(Paul Soler 글래스고대 교수)

유럽 과학자들이 새로운 입자를 발견함으로써 우주를 이해하는데 한발짝 더 다가가게 됐다.

CERN(유럽입자물리연구소) 소속 연구자들은 거대강입자가속기(LHC, Large Hadron Collider)에서 새로운 입자인 'Xi-cc++'를 발견하고, 이와 관련된 연구 성과를 이탈리아 베니스에서 열리고 있는 유럽물리학회 고에너지물리학 컨퍼런스(EPS Conference on High Energy Physics in Venice)에서 발표했다.

인류 주변 대부분의 물질은 양성자와 중성자로 이루어져 있고, 이들은 다시 3개의 쿼크(Quarks)로 구성된 중입자로 구성되어 있다. 이 쿼크에는 6가지 종류가 있으며, 물리학자들은 이들을 ▲업·다운 ▲참·스트레인지 ▲탑·보텀 등 3개의 쌍으로 구분하고 있다. 이들은 서로 다른 조합을 통해 다른 유형의 중입자를 형성하게 된다.

그동안 발견된 중입자는 보텀쿼크나 참쿼크와 같은 하나의 헤비 쿼크로만 구성된 것으로 관측됐으며, 연구자들은 이론적으로 예측된 이중 헤비 쿼크(Doubly heavy Quark)를 수년간 연구해 왔다.

그런 가운데 패트릭 스프래드린(Patrick Spradlin) 글래스코대 박사 연구팀은 보텀 쿼크를 연구하기 위한 검출기인 LHCb를 활용해 새로운 입자를 발견하는데 성공했다. 

​새롭게 발견된 입자는 두 개의 참 쿼크(Charm Quark)와 한 개의 업 쿼크(Up Quark)로 구성되어 있다. 무게는 양성자보다 4배 무거운 3621 MeV로 나타났다.  

물리학자들은 새로운 입자의 발견이 소립자간의 강한 상호작용인 '강한 핵력(Strong Force)' 이론을 연구하는 새로운 방향을 제시하고 이를 시험할 수 있는 기회가 될 것으로 기대하고 있다.

또 연구팀은 이 입자의 쿼크 배열 등의 질량, 속성과 강한 핵력에 대해 연구함으로써 향후 헤비 쿼크 입자를 더 발견할 수 있을 것으로 예측하고 있다.

지오반니 파사벨라 LHCb 협력부 대변인은 "이중 헤비 쿼크 중입자의 발견은 양자색역학을 연구할 새로운 도구가 될 것"이라고 말했다.

연구진은 관련 논문을 미국물리학회지인 ‘피지컬 리뷰 레터(Physical Review Letters)’에 제출했다.

LHCb를 통해 검출된 새로운 입자 이미지. 2개의 참 쿼크와 1개의 업쿼크로 구성되어 있다.<사진=CERN 제공>
LHCb를 통해 검출된 새로운 입자 이미지. 2개의 참 쿼크와 1개의 업쿼크로 구성되어 있다.<사진=CERN 제공>
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