“새로운 소립자 존재 가능성” 日 입자실험서 단서 발견

미지의 소립자(素粒子)가 존재할 가능성을 보여주는 현상이 일본 문부과학성 산하 고(高)에너지 가속기연구기구를 비롯한 국제연구팀에 의해 발견됐다고 아사히신문이 13일 보도했다. 이 연구팀에는 고려대 물리학과 강주상 교수 등 한국 교수와 연구원 20명도 포함돼 있다.

연구팀은 대형가속기를 이용해 소립자의 일종인 ‘B중간자’로 ‘보통 입자’와 ‘반(反)입자’(보통 입자와 질량은 같지만 전기적 성질이 반대)를 대량으로 만들어 이들이 파괴되면서 다른 입자로 바뀌는 붕괴 현상을 관찰했다.

4년간 관찰한 약 1억5000만건의 실험 자료 중 68건이 기존의 ‘표준이론’으로 해명되지 않는 소멸 패턴을 보였다. ‘표준이론’은 모든 물질은 기본 입자인 쿼크와 전자, 뉴트리노 등의 경(輕)입자로 이뤄져 있다는 이론이다.

이에 따라 연구팀은 미지의 소립자가 존재하지 않고서는 새로 관찰된 특이한 소멸 패턴을 설명하기 어렵다는 결론을 내렸다.

물리학계는 우주 생성 당시 물질을 구성하는 보통 입자와 같은 수만큼의 반입자가 생성됐으나 반입자는 소멸되고 지금은 보통 입자만 남아 있는 것으로 추정하고 있다.

소립자 연구는 물질의 근원과 우주 생성의 비밀을 푸는 열쇠로 주목받고 있다.

도쿄=조헌주특파원 hanscho@donga.com