4개의 쿼크+반쿼크 ‘Z-입자’ 첫 확인

유럽입자물리연구소(CERN)는 4월 9일, 기존의 이론을 만족시키지 않는 새로운 형태의 강입자(하드론)를 높은 정밀도로 관측하는 데 성공했다고 발표했다.


강입자는 물질을 이루는 기본입자(쿼크)가 서로 결합해 만들어진 입자로, 쿼크 세 개가 결합해 만들어지는 ‘바리온(양성자나 중성자 등)’과 쿼크와 반(反)쿼크가 결합해 만들어지는 ‘메존(중간자, 파이온 등)’ 두 가지가 있다. 하지만 2008년 일본 고에너지연구소(KEK)는 메존의 일종인 B
메존의 붕괴 실험을 통해, 두 가지 방법과는 다른 새로운 강입자가 있다는 사실을 알아냈다. 이미지의 입자에는 ‘Z-입자’라는 이름을 붙였다.


이번에 연구팀은 LHC 안에서 이뤄진 180조 개의 양성자 충돌 자료에서 B메존의 붕괴 현상 2만5200개를 찾은 뒤 분석해, Z-입자가 확실히
존재한다는 사실을 확인했다. 또 Z-입자의 구조를 밝혀, 총 네 개의 쿼크와 반쿼크로 이뤄져 있다는 사실을 알아냈다. 현재 이런 식으로 만들어진 강입자는 Z-입자가 유일하다.


강입자는 강한 상호작용이 쿼크를 결합시키는 과정에서 질량을 만들어내는 신비로운 과정과 관련이 있다. 연구팀은 이번 연구가 자연의 4대 힘 중 하나인 강한 상호작용의 비밀을 푸는 데 도움을 줄 것으로 보고 연구를 계속하고 있다.

   과학동아