중국 베이징 전자 양전자 충돌기에서 연구하는 물리학자들이 글루볼의 존재에 대한 가장 강력한 증거를 발견했습니다. 글루볼은 양성자와 중성자 내부에서 쿼크를 결합시키는 힘을 전달하는 입자인 글루온만으로 만들어진 이국적인 입자입니다. 연구 결과는 지난주 국제 고에너지 물리학 회의(ICHEP)에서 발표되었고 사전 인쇄 서버 arXiv에 게재되었습니다.
글루볼이란 무엇인가?
글루온은 강한 핵력을 전달하는 입자입니다. 정상적인 조건에서는 원자핵 내부에만 존재하며 쿼크를 결합시킵니다. 강한 힘을 설명하는 이론인 양자 색역학(QCD)은 글루온이 서로 결합하여 쿼크가 전혀 없는 입자를 형성할 수 있다고 예측합니다. 이러한 입자를 글루볼이라고 합니다. 50년 이상 물리학자들은 결정적인 성공 없이 글루볼을 찾아왔습니다.
X(2370) 발견
고에너지 물리학 연구소의 베이징 전자 양전자 충돌기 II에서 운영되는 BES III 실험은 J/psi 입자의 붕괴에서 X(2370)라는 입자를 관찰했습니다. 이 입자의 질량은 유사 스칼라 글루볼에 대한 격자 양자 색역학의 예측과 일치하며, 붕괴 패턴은 글루볼이 지배하는 상태에서 기대되는 맛-단일항 특성을 보여줍니다.
"이는 실험적 승리입니다." 연구에 참여하지 않은 카네기멜론 대학의 입자 물리학자 콜린 모닝스타는 사이언스지에 말했습니다. "글루볼 성분이 지배하는 입자가 자연에 존재할 수 있다는 가장 강력한 증거입니다."
다음 단계
다음 단계는 다른 실험을 통한 독립적 검증입니다. 물리학자들은 중국에서 제안된 슈퍼 타우-참 시설과 미국 브룩헤이븐 국립연구소에서 건설 중인 전자-이온 충돌기가 이 결과를 확인할 수 있는 시설이라고 지적합니다.
이 발견이 확인되면 물질을 결합시키는 힘의 입자가 그 자체로 물질을 형성할 수 있다는, 수십 년간 실험적 증명을 기다려온 양자 색역학의 예측을 보여주게 됩니다. 2008년에 시작된 BES III 실험은 부분적으로 바로 이러한 종류의 입자를 찾기 위해 설계되었습니다.