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새로운 소립자 '펜타쿼크' 발견


최근 일본과 미국 물리학자들이 새로운 종류의 소립자인 '펜타쿼크(pentaquark)'를 발견했다고 영국 BBC 인터넷판 뉴스가 1일 전했다. 2개나 3개의 쿼크로 구성된 보통 입자와 달리 펜타쿼크는 이름에서 알 수 있듯이 5개의 쿼크로 이루어진 입자다. 과학자들은 펜타쿼크가 물질의 구조를 이해하는 데 중요한 의미를 지닌다고 평가한다.

원자핵을 구성하는 양성자나 중성자 같은 중입자(baryon)는 3개의 쿼크로, 원자핵에서 양성자와 중성자 사이에 작용하는 힘을 매개하는 입자인 중간자(meson)는 2개의 쿼크로 이루어져 있다. 그 동안 과학자들은 4개 이상의 쿼크로 구성된 입자를 찾으려고 노력해 왔는데, 펜타쿼크의 발견은 그 결실의 하나인 셈이다.




탄소원자에 X선이 부딪친 모습. 이 과정에서 펜타쿼크가 발견됐다. 사진 제공 BBC

펜타쿼크는 지난 30년 동안 진행된 실험에서 발견되지 않다가, 지난해 10월 일본 오사카대의 나카노 타카시 교수팀이 X선으로 탄소원자를 분쇄해 이 입자를 발견했다고 처음 보고했다. 이어 최근 미국 버지니아주의 제퍼슨연구소가 2개월에 걸쳐 일본의 결과를 확증했다.

나카노 교수는 “펜타쿼크가 어디에서나 자유롭게 돌아다지는 않을 것이고, 예외적으로 블랙홀에 존재할지도 모른다”고 설명한다. 또 펜타쿼크의 발견은 초기 우주를 설명하는 이론에 어느 정도 제한을 가할 수 있을 것으로 보인다.

한편 나카노 교수팀의 연구 결과는 4일자 ‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)’에 실렸다.




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