물질-반물질 차이, 새로 관찰돼

 

물질-반물질 차이, 새로 관찰돼

 

 

우주가 어째서 반물질이 아닌 물질로 이루어졌는지 이해하기 위한 유럽입자물리연구소(CERN)의 강입자 가속기(LHC) 실험에서 이 둘의 차이가 새로 발견됐다고 사이언스 데일리와 BBC 뉴스가 24일 보도했다. LHC의 입자검출기 4개 가운데 `뷰티 실험(LHCb)' 과학자들은 `B중간자(B°s meson)'로 알려진 입자가 붕괴하면서 반물질이 아닌 물질이 되는 경향이 강하다는 사실을 발견했다고 물리학 리뷰 레터스에 발표했다. LHCb 검출기는 u, d, s, c 쿼크에 이어 다섯 번째 쿼크인 `뷰티 쿼크'(beauty quark)를 가진 입자들이 다른 기본 입자들과 고에너지 충돌 후 붕괴하는 과정을 관찰하는 장치이다. 이 장치는 특히 특정 입자가 반물질 짝과 교환되면서 전하가 바뀌고 축을 중심으로 회전할 때 보이는 미세한 행동의 차이, 즉 CP위반(Charge Parity violation: 비대칭성)을 관찰하도록 설계됐다. 지금까지 이런 비대칭 행동을 보인 소립자는 B중간자가 네번째이다. 그러나 이번 발견으로 우주에서 물질이 수적으로 우세한 이유가 밝혀진 것은 아니다. 우주가 탄생할 때 물질과 반물질은 같은 양이 존재했던 것으로 생각되지만 오늘날 우주는 본질적으로 물질로 이루어진 것으로 보인다. 연구진은 지난 2011년에 실시된 실험에서 나온 자료를 분석한 결과 B중간자의 붕괴 과정에서 물질의 우세를 설명하는 CP 위반 현상이 나타났다고 밝혔다. 이들은 "B중간자의 비대칭 행동은 신뢰도 5시그마 (170만번 중 1번의 오류가 나타나는 수준) 이상의 것으로 LHC와 LHCb가 제공한 방대한 자료 덕분에 발견이 가능했다"고 말했다. 연구진은 지금까지 발견된 모든 CP위반 현상은 표준모델로 설명할 수 있지만 일부 흥미로운 불일치 현상은 더 자세한 연구가 필요하다고 지적했다. 이들은 "표준모델의 CP위반에 의해 일어나는 모든 효과를 합쳐도 물질의 우세를 설명하기엔 너무 부족 하지만 이들 CP위반 효과를 연구함으로써 퍼즐의 빠진 조각을 찾아낼 수 있을 것"이라면서 그렇게 되면 표준모델을 넘어서는 새로운 물리학의 존재를 탐색하고 기존 가설을 엄중하게 검증할 수 있을 것이라고 말했다.

연합뉴스 제공 저작권자 2013.04.26 ⓒ ScienceTimes