CERN, 새로운 소립자 발견
물질의 구조를 결정하는 기본 요소 가운데 하나인 쿼크가 어떻게 결합하는 지 밝혀주는 새로운 소립자(素粒子)가 유럽
입자연구소(CERN)의 강입자가속기(LHC)에서 발견됐다고 AP가 29일(현지시간) 보도했다.
'Xi-b'로 불리는 이 소립자는 너무 불안정해 직접 관찰할 수는 없지만 물리학자들은 LHC 내 실험에서 그 궤적을 발견
했다. 소립자는 물질을 구성하는 최소 단위의 구성자로 여겨지고 있다.
연구에 참여한 스위스 취리히 대학은 "새로운 입자의 발견은 쿼크가 어떻게 결합하는 지에 관한 물리학의 기본 가정을
입증하는 것으로 '강한 상호작용'을 이해하는 데 단서를 주고 있다"고 성명을 냈다.
물리학에서 '상호작용'은 물질현상을 설명하는 기본적인 방법 중 하나로 물체 상호 간에 힘이 작용, 서로가 원인과 결과
가 되는 현상을 뜻한다. 자연에 존재하는 모든 힘의 기본을 이루는 4가지 힘(중력·전자기력·약력·강력)은 모두
상호작용으로 생긴다고 알려져 있다.
쿼크는 물질을 구성하는 기본 요소 가운데 하나로, 쿼크 3개가 결합해 하나의 중입자(重粒子 바리온)를 형성한다.
양성자와 중성자는 약 120개로 알려진 중입자 가운데 하나다. LHC는 세계에서 가장 큰 입자 가속기로 물질에 질량을
부여하는 것으로 알려진 힉스입자를 찾기 위해 국제 공조로 만들어졌다
중성미자` 마지막 변환상수 측정 성공…중국 이어 두번째
‘유령입자’ 3번째 비밀, 한국도 풀었다
`중성미자` 마지막 변환상수 측정 성공…중국 이어 두번째
서울대 김수봉 교수팀 세계서 2번째
영광원전 원자로서 연구, 선수 친 중국보다 측정값 정확
원자로에서 생성되는 중성미자를 잡는 근거리 검출기(왼쪽)와 원거리 검출기(오른쪽). 외부 잡음의 영향을 최소화하기
위해 각각 290m, 1380m 떨어진 산속에 터널을 뚫어 설치했다. 두 검출기에 각각 잡힌 중성미자의 수를 비교해 상호
변환 비율(변환 상수)을 구한다.
김수봉 교수우주의 '유령 입자'인 중성미자(中性微子·neutrino)는 아직도 풀지 못한 비밀이 많은 신비의 우주 기본 입자
다. 그 종류는 세 가지인데, 각각 일정 비율로 서로 변환(변환상수)된다는 사실을 알 뿐 그 질량도 모른다.
한국의 과학자들이 중성미자의 세 가지 변환상수 중 마지막 남은 상수를 중국에 이어 풀었다. 서울대 물리천문학부
김수봉 교수를 연구책임자로 12개 대학 35명으로 구성된 'RENO(리노)' 연구팀은 중성미자의 세 번째 변환상수가 10.3%
이며, 이는 10억 번에 2번 정도 틀릴 확률로 정확도가 높게 나왔다고 3일 밝혔다. 중성미자 10개 중 1.03개가 다른 중성
미자로 바뀌는 것이다. 지난달 초 한국팀이 측정한 것과 같은 변환상수를 발표한 중국의 값은 9.2%, 정확도는 1000만
번에 6회 정도 틀릴 확률이었다. 우리나라는 3주 정도 늦게 결과를 발표했지만 중국에 비해 정확도 높은 변환상수를
측정했다는 평가다. 세계 입자물리학계는 중성미자의 세 가지 변환상수 중 두 가지를 1990년대 일본 연구팀이 각각
100%와 80%라는 사실을 밝힌 뒤 그동안 마지막 남은 상수를 알기 위해 치열한 경쟁을 해 왔다.
우리나라 연구팀은 그 해답을 전남 영광원전의 원자로에서 쏟아져 나오는 전자(電子)중성미자에서 찾았다. 연구팀은
116억원을 들여 원자로 중심에서 290m 떨어진 곳의 지하와 1380m 떨어진 곳의 지하에 각각 중성미자 검출기를 지난
해 8월 설치한 뒤 가동에 들어갔다. 그런 뒤 먼저 막 원자로에서 나온 중성미자를 근거리 검출기에서 세고, 원거리 검출
기에서는 그 거리를 날아오면서도 계속 변하지 않은 중성미자 숫자를 파악해 변환율을 계산했다.
◆중성미자=전자중성미자와 뮤온중성미자, 타우중성미자 등 세 종류가 있다. 태양의 핵융합이나 원자로의 핵분열 등
으로 만들어진다. 하루에 수조 개가 우리 몸을 통과해도 아무런 현상이 나타나지 않을 정도로 다른 물질과 반응을 하지
않는다. 그래서 유령 입자라고 한다.
◇우주 비밀 한 걸음 다가가=중성미자의 마지막 남은 변환상수를 밝힌 것은 물리학계의 대사건으로 받아들여진다.
중성미자는 우주에 광자 다음으로 많은 입자지만 질량이 거의 없고 물질과 상호작용을 하지 않아 `유령입자'로 알려져
있다. 빅뱅 직후 만들어져 전 우주에 퍼져 있으며, 핵융합이나 핵분열 시에도 만들어지지만 질량이나 특성이 베일에
가려져 있었다.
중성미자는 뮤온ㆍ타우ㆍ전자 등 3가지가 있는데, 뮤온과 타우, 타우와 전자, 전자와 뮤온중성미자가 시간이 가면 서로
자유롭게 형태를 바꾼다. 지금까지 뮤온-타우중성미자 변환 비율이 100%, 타우-전자중성미자 80%로 밝혀졌고, 이번에
전자-뮤온중성미자가 10.3%의 비율로 바뀐다는 사실이 확인됐다.