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첨단기술정보

양성자의 자기모멘트 정밀측정

전문가 제언: Mooser 등은 전례 없이 높은 정밀도로 양성자의 자기모멘트를 측정하는데 성공하였다. 한 번에 하나의 양성자를 가두고 연구하여 얻은 이 인상적인 업적은 자연과 아인슈타인의 상대성이론의 심오한 대칭을 시험할 새로운 무대를 마련하였다.

자연의 비밀은 소립자의 성질과 거동을 지배하는 기초물리법칙에 암호화되어 숨어있다. 보통의 물질은 전자, 양성자, 중성자로 구성된 원자로 이루어진다. 하부구조에 대한 어떤 증거도 발견되지 않은 전자와 달리 양성자와 중성자는 각기 쿼크(quark)와 글루온(gluon)이라고 부르는 소립자로 구성된다. 쿼크와 글루온은 서로간의 상호작용이 너무 강하여 분리할 수 없으므로 그것들의 성질을 간접적으로 구하기 위하여 양성자의 성질을 측정한다.

실험적으로 양성자는 질량과 전하를 가진 안정된 입자로 밝혀졌다. 또한 작은 자석처럼 행동하며 그 세기를 양성자 자기모멘트라고 부른다. Mooser 등의 연구 이전에 가장 정밀한 양성자 자기모멘트의 측정은 40여 년 전에 수행되었다. 이 초기 연구는 원자 수소의 분광학 연구와 별도의 이론적 계산을 바탕으로 약 10억분(ppb)의 10 정도의 정밀도를 얻었다.