LHCb 공동연구진, 기묘(strange) 쿼크 1개와 참(charm) 쿼크 2개로 구성된 새로운 입자 발견
- 이로써 약 50년 전 예측된 이중 참 쿼크 바리온(doubly charmed baryon) 계열의 마지막 미발견 입자가 확인되며, 관련 연구가 완성 단계에 이름
- 쿼크는 물질을 이루는 기본 입자로, 업(up), 다운(down), 참(charm), 기묘(strange), 톱(top), 바텀(bottom) 등 6종류가 존재
- 이들은 두 개 또는 세 개씩 결합해 각각 메손(meson)과 바리온(baryon)을 형성
1960년대 초 과학자들, 물질의 내부 구조를 바탕으로 쿼크 결합에 대한 이론 모델 구축
- 이를 통해 아직 발견되지 않은 입자들의 존재와 특성을 예측할 수 있게 됨
- LHCb는 2017년 첫 번째 이중 참 쿼크 바리온을 발견했고, 올해 초 두 번째 입자를 확인
- 그리고 이번에 세 번째이자 마지막 구성원을 발견하면서 해당 입자군이 완성됨
이번 발견은 2024년 LHC에서 수행된 고에너지 양성자 충돌 데이터 분석을 통해 이뤄짐
- 새 입자는 매우 짧은 시간 존재한 뒤 더 안정적인 입자로 붕괴하지만, 연구진은 검출기에 남은 입자 궤적을 역추적해 생성 지점을 찾아냄
- 그 결과 양성자보다 약 4배 무거운 질량을 가진 새로운 입자의 고유 신호를 확인
향후 계획
- 연구진은 앞으로 최신 데이터를 활용해 새 입자의 질량과 수명 등을 정밀 측정하고, 기존 이중 참 쿼크 바리온의 특성도 더욱 정확하게 규명할 계획
- 또한 아직 관측되지 않은 여기 상태의 이중 참 쿼크 바리온과 바텀 쿼크를 포함한 새로운 바리온 탐색도 이어갈 계획
- 현재 LHC는 차세대 고광도 LHC로 업그레이드되고 있으며, LHCb 역시 2030년대 대규모 검출기 성능 향상을 준비 중
- 연구진은 이를 통해 아직 발견되지 않은 입자들을 추가로 관측하고, 새로운 입자 발견의 시대를 열 수 있을 것으로 기대
