d라이브러리

‘신의 입자’ 힉스를 발견한 유럽입자물리 연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC) 실험에서 ‘펜타쿼크(pentaquark)’라는 새로운 종류의 입자가 발견됐다. 보통 입자들은 2개나 3개의 쿼크로 구성된다. 원자핵을 구성하는 양성자나 중성자 같은 중입자(baryon)는 3개의 쿼크로, 파이온과 케이온 등 중간자(meson)는 2개의 쿼크로 이뤄져 있다. 그러나 펜타쿼크는 쿼크 5개로 구성된다. 물질의 구조를 이해하는 데 중요한 의미를 가지는 중입자로, 1960년대부터 이론적으로 예견됐을 뿐 실제로 관측된 적이 없었다.

CERN 연구팀은 ‘람다 b’ 중입자가 붕괴되는 과정에서 우연히 펜타쿼크를 찾았다. 붕괴 과정에서 3개의 쿼크가 검출될 것으로 예상했는데, 2개의 쿼크 신호가 추가로 검출된 것이다. 실험에 참가한 미국 시러큐스대 물리학자 토마스 스쿠와르닉스키는 “펜타쿼크는 업(up) 쿼크 2개와 다운(down) 쿼크 1개, 참(charm) 쿼크와 안티 참 쿼크 등 5개로 구성된 것으로 보인다”고 밝혔다.

펜타쿼크를 찾았다는 보고는 이전에도 수차례 있었다. 2002년에는 일본 오사카대의 나카노 타카시 교수팀이 X선으로 탄소원자를 분쇄해 펜타쿼크를 발견했다고 보고해 화제가 됐지만 3년 뒤 착오로 밝혀졌다. CERN 연구진은 이번 발견이 10시그마의 정확도라고 설명했다. 이는 검출된 데이터가 펜타쿼크가 아닐 가능성이 1022 분의 1이라는 뜻이다. 이 연구결과는 학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스’ 7월 14일자에 실렸다.