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새로운 입자를 발견한 CERN 의 LHC



 현재 역사상 가장 강력한 입자 가속기인 LHC 는 여러가지 새로운 발견의 선봉에 서있습니다. 취리히 대학의 물리학자들은 최근에 LHC 가 발견한 새로운 입자가 세개의 쿼크로 구성된 바리온 (Baryon : 중입자, 소립자의 일종으로 강한 상호작용을 하는 강입자 (hadron) 중에서 세 개의 쿼크로 구성된 페르미온 (fermion) 임. 대표적으로 핵자 (양성자, 중성자) 및 중핵자 가 있음) 임을 입증했습니다.   


 대부분의 바리온들은 3개의 가벼운 쿼크들 (up, down, strange 쿼크) 들로 이루어저 있습니다. 지금까지 밝혀진 바리온들 가운데 극히 일부만이 무거운 쿼크를 포함하고 있습니다. 그런데 이번에 새롭게 발견된 바리온은 2개의 무거운 쿼크와 1개의 가벼운 쿼크로 구성된 것 같다고 합니다.  


 이번에 발견된 바리온은 Xi_b^*  로 알려졌는데 한개의 업 쿼크와 하나의 스트레인지 쿼크, 그리고 하나의 보톰 (bottom) usb 쿼크로 이루어져 있다고 합니다. 전기적으로 중성이며 스핀은 3/2 (1.5) 로 확인되었는데 질량은 리튬 원자 만큼 무겁다고 합니다.   


(이번에 발견된 Xi_b^*  바리온의 CMS 검출기 안에서의 궤적 Credit: CERN  ) 


 이 새로운 바리온을 발견한 검출기는 CMS detector 입니다. 7 TeV 의 에너지로 양성자 - 양성자 (proton - proton) 충돌시킨 후 불과 21 개의 Xi_b^*  바리온의 붕괴가 관찰되었는데 이를 검출한 것입니다. 대개 이런 무거운 입자들은 극도로 불안정해서 존재할 수 있는 시간이 극도로 짧습니다. 


 따라서 엄청난 에너지로 입자를 충돌 시킨 후 아주 잠시간만 관측이 가능한 셈입니다. 이런 입자들에 대한 연구들이야 말로 LHC 의 존재 목적이라고 하겠습니다. 


Journal Reference:
  1. CMS Collaboration. Observation of an excited Xi(b) baryon. Physical Review Letters, Submitted 26 Apr 2012; [link]

 참고 
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