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韓 연구진 “힉스 이후 최대 성과” 수확에 기여

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韓 연구진 “힉스 이후 최대 성과” 수확에 기여

2015.05.14 02:00
양성자 2개의 충돌로 생성된 B중간자가 2개의 뮤온 입자(μ+, μ-)로 붕괴했다. 붉은색 선이 뮤온이 이동한 궤적이다. - 네이처 제공
양성자 2개를 충돌시켜 얻은 B중간자가 2개의 뮤온 입자(μ+, μ-)로 붕괴했다. 붉은색 선이 뮤온이 이동한 궤적이다. - 네이처 제공

‘신의 입자’로 불리는 힉스를 발견한 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC) 실험에서 지금까지 이론으로만 존재하던 새로운 입자의 붕괴 현상이 처음 관측됐다. 여기에는 한국 연구진이 개발에 주도적으로 참여한 검출기가 큰 역할을 했다.

 

유럽입자물리연구소 연구진은 중성 B중간자(B0)가 뮤온으로 붕괴하는 과정을 확인하는 데 성공했다고 ‘네이처’ 13일자에 발표했다. 이번 논문에는 총 2830명의 연구자가 이름을 올렸으며, 이 가운데 한국인 연구자는 38명이다. 


B중간자는 원자핵을 구성하는 입자인 양성자를 고속으로 충돌시켰을 때 아주 짧은 시간 동안(10-12초) 존재하는 입자로, 생성되자마자 곧바로 다른 물질로 변해버린다.

 

물리학에서 입자가 이렇게 다른 물질로 변하는 과정을 ‘붕괴’라 한다. 물리학자들은 이론적으로 B중간자가 뮤온이라는 물질로 붕괴할 것으로 예측해왔지만, 그 가능성이 10억 분의 4 정도로 매우 낮아 지금까지 실험으로 증명하기는 어려웠다.


연구팀은 이 붕괴 반응을 6시그마(99.9999998%)의 정확도로 확인했다. 이는 2013년 힉스의 존재를 확인한 5시그마보다 더 명료한 결과다. 특히 B중간자가 붕괴해 만들어진 2개의 뮤온 입자를 검출하는 데는 한국 연구팀이 개발에 참여한 뮤온 검출기가 결정적인 역할을 했다.


최수용 한국 CMS사업단장(고려대 물리학과 교수)은 “한국 연구진이 크게 기여해 얻어낸 결과”라면서 “이번 발견으로 현대물리가 이뤄낸 표준모형이 좀더 견고해졌다”고 밝혔다.

 

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