[과학뉴스] 쿼크 6개로 이뤄진 新 입자 발견

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쿼크 결합 상태쿼크 결합 상태

미지의 새로운 입자가 발견됐다. 독일 율리히원자력연구소는 가속기 ‘코시(COSY)’ 실험을 통해 6개의 쿼크로 이뤄진 새로운 입자가 존재함을 입증해 물리학술지 ‘피지컬리뷰레터스’ 5월 23일자에 발표했다.

쿼크는 전자와 함께 세상의 물질을 이루는 입자로 현재까지 모두 6종류가 발견됐다. 둘 또는 셋이 모여 중간자나 양성자, 또는 중성자를 만드는데, 1964년 물리학자 프리먼 다이슨은 쿼크가 네 개 이상 모여 만든 입자도 존재할 것으로 예측했다. 이 입자는 이후 50년 가까이 발견되지 않다가, 올해 쿼크 2개와 반쿼크 2개로 이뤄진 새로운 입자가 발견되며 확인됐다(테트라쿼크). 2011년에는 8개국 120여 명의 과학자들이 쿼크 6개로 이뤄진 신종 입자가 존재할 수 있다고 예측하고, 이 입자에 ‘이중중입자’라는 이름을 붙였다. 이번에 측정한 입자는 바로 이 입자일 가능성이 높다. 이중중입자는 빛조차도 원자핵 지름만큼만 달릴 수 있는 극히 짧은 시간인 10-23초 동안만 존재하기 때문에 붕괴 생성물을 통해서만 간접적으로 검출할 수 있다. 연구팀은 양자역학적 특성(스핀)을 통제시킨 중수소 핵을 가속기를 이용해 양성자에 충돌시켰다. 두 입자는 충돌 뒤에 새로운 입자들을 만들어냈는데, 이들이 튀어나오는 각도는 입자의 종류에 따라 달랐다. 연구팀은 측정기를 통해 이 각도를 재 이 가운데에서 이중중입자의 붕괴 생성물을 검출해내는 데 성공했다. 독일 국가핵융합연구소 제임스 릿만 소장은 “이 입자가 존재한다면, 다른 특이한 상태의 입자도 충분히 존재할 가능성이 있다는 뜻”이라고 말했다.

글 : 우아영 기자 wooyoo@donga.com
과학동아 2014년 07호


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