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ATLAS의 업 타입 쿼크 발견

전문가 제언: ○ 표준모형(Standard Model)에서는 우주의 기본 입자는 6개의 쿼크(Quarks)와 6개의 렙톤(Leptons)으로 구성되어 있으며 이들 입자들은 4개의 게이지 보존(Gauge Bosons)에 의해 전자기력, 약한 핵력, 강한 핵력, 중력을 만들어낸다. 1980년도 중반까지 이들의 존재를 실험적으로 확인하게 됨으로써 표준모형은 이제 물리학뿐만 아니라 모든 영역에 적용되는 모델(theory of almost everything)로 받아들여지고 있다.

○ 모든 쿼크와 렙톤과 게이지 보존들이 확인됨으로써 총 61개의 소립자를 표시하는 4열4행의 양탄자 모형의 표준모형이 완성되었다. 그런데 2013년 3월 14일 CERN의 LHC 연구결과로 질량 125GeV의 힉스보존을 발견하게 되어 게이지 보존이 질량을 갖게 됨을 설명할 수 있게 됨으로써 표준모델은 완성단계에 이르렀다. 이는 빅뱅 당시의 환경을 재현할 수 있는 거대한 강입자 충돌장치인 LHC가 만들어지고 우주의 기본구조를 밝히려는 인류의 탐구정신이 이루어낸 쾌거이다.

○ 1995년 Tevatron의 CDF 실험그룹에 의해 톱 쿼크가 발견되고 질량이 172.7GeV/c2임이 확인되어 표준모델에서 가장 무거운 쿼크임이 판명되었다. 그러면 이 우주에 톱 쿼크보다 더 무거운 소립자는 존재할 수 없는가? 과학자들의 의문은 계속되었다. 쿼크를 매개하는 W 보존의 질량도 80.4GeV이기 때문이다. 최근에 LHC의 ATLAS 실험 팀은 톱 쿼크보다 더 무거운 업 타입 쿼크 t'의 존재를 확인하고 그의 질량이 404GeV/c2보다 적지 않음을 이 리뷰에서 보고하였다.

○ 이번 프로젝트에 전 세계 176개 기관에서 4,148명의 연구원이 참여하였다. 국내 과학자는 CMS 연구그룹에만 참여하고 있다. 일본, 중국, 대만이 CERN의 모든 연구 프로젝트에 모두 참여하고 있는 것과 대조를 이루었다. 한국이 참여하는 CMS의 경우, 건설비 기여도를 보면 미국이 24.6%, CERN이 21.12%, 중국이 0.95%, 한국은 0.34%이었다. 반면 한국인 참여 연구원 비율은 56명으로 2.25%로 상대적으로 빈약한 연구비 지원을 반영하고 있다. 미래창조과학의 성취는 확실한 기초과학의 토양위에서 꽃이 피고 열매 맺는다는 것을 인식할 필요가 있다.

저자: G.Aad et al
자료유형: 학술정보