입자를 100억 번 충돌시켰더니..험한 것이 튀어나왔다.

 

 

 

모든 입자는 쿼크로 이루어져 있습니다.

 

그런데 오래전 부터 떠돌고 있는 이상한 소문이 하나 있는데요.

 

쿼크가 없이도 입자가 만들어질 수 있다는 소문입니다.

 

이 이상한 소문의 정체는 바로 "글루볼(Gluball)" 입니다.

 

글루온 끼리만 연결되어 만들어지게 된다는, 전설의 입자죠.

 

그런데 얼마전, 이 전설의 입자가 실제로 발견되었다는 발표가 있었습니다.

 

오래전부터 과학계에 떠돌고 있던 이 소문은, 정말 진짜였을까요?

 

 

 

 

 

글루온은 쿼크들을 묶는 특성을 가진 입자입니다.

 

하지만 단순히 중력처럼 쿼크를 끌어당기는 것이 아닙니다.

 

색전하(Color Charge)라고 불리는 세 가지 성질의 상호 작용을 통해 쿼크를 끌어당기죠.

 

 

색전하

 

 

 

색전하? 이것은 입자들이 고유의 색깔을 가지고 있다는 얘기인 걸까요?

 

일단, 원자의 핵을 구성하는 입자인 양성자를 가지고 예를 들어보겠습니다.

 

일단, 양성자는 총 3개의 쿼크로 이루어져 있습니다.

업 쿼크 두 개와 다운 쿼크 한 개로 구성되어 있죠.

 

이러한 쿼크들은 모두 고유의 색전하, 즉 색깔을 가지고 있습니다.

 

빨강, 파랑, 초록. 이렇게 3가지의 색깔 중에서 하나의 색을 가지게 됩니다.

 

즉, 업 쿼크에는 빨강 업 쿼크도 있고 파랑 업 쿼크도 있고 또 초록 업 쿼크도 있죠.

 

그렇다고 실제로 쿼크가 색깔을 가지고 있다는 얘기는 아닙니다.

 

쿼크가 가지고 있는 고유의 특성에 대해서 과학자들이 색으로 구분을 해놓은 겁니다.

 

이것을 양자 색역학이라고 합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

그리고 글루온 역시도 쿼크와 마찬가지로 다양한 색깔을 가지고 있는데요.

 

심지어 글루온은 기본적인 색깔 이외에도 그에 반대되는 색깔까지, 더 많은 색을 가지고 있습니다.

 

이처럼 쿼크와 글루온은 고유의 색을 가지고 있으며, 서로 반대되는 색 끼리 연결되죠.

 

예를 들어, 빨간색의 쿼크는 안티 파랑(anti blue)을 가진 글루온과 연결될 수 있습니다.

 

물론 양성자 뿐만 아니라, 쿼크로 구성되는 모든 입자들은 이렇게 연결됩니다.

 

이렇게 글루온은 쿼크들의 다양한 색깔에 따라서 상호 작용을 하고 있습니다.

 

그런데 글루온이 이렇게 다양한 색깔과 안티 색을 가지고 있다면...

 

어쩌면 글루온 끼리도 연결될 수 있지 않을까? 라고 과학자들이 생각했던 거죠.

 

그리고 이렇게 글루온 끼리 연결되어 만들어지는 입자를 "글루볼"이라고 불렀습니다.

 

물론 글루볼은 이론상으로만 존재합니다. 실제로 발견된 적은 한 번도 없습니다.

 

 

 

 

 

 

그러던 중, 과학자들은 입자 충돌 실험에서 X(2370)이라는 이상한 입자를 발견하게 되는데요.

 

무려 100억 번이 넘는 입자 충돌 실험 끝에, 갑자기 나타나게 된 처음보는 입자였습니다.

 

이 입자의 질량은 2395MeV/c²(빛의 속도 제곱당 2395메가전자볼트)로 계산되었죠.

 

이것은 과학자들이 글루볼 입자에게서 예측했었던, 바로 그 질량이었습니다.

 

그래서 과학자들은 X(2370)은, 전설속의 입자인 글루볼이라고 확신하게 되었습니다.

 

만약 이 입자가 글루볼로 판명이 된다면, 과학계 큰 파장을 불러올 수 있는데요.

 

일단 양자 색역학에서 제시되고 있는, 색전하 이론의 타당성을 검증할 수 있습니다.

 

또한 자연계의 기본 힘인, 강한 핵력에 대한 우리의 이해를 더욱 향상시켜 줄 수 있죠.

 

실제로 과학자들은, 강한 핵력에 대해서 완전히 이해하지 못하고 있습니다.

 

만약 글루볼이 실제로 존재하고 이를 연구할 수 있게 된다면, 강한 핵력의 메커니즘을 더 이해할 수 있게 될 겁니다.

 

 

 

 

 

 

또한, 글루볼은 쿼크를 포함하지 않는 유일한 입자입니다.

 

따라서 글루볼의 존재는 새로운 물질의 존재 가능성을 보여주는 아주 중요한 단서죠.

 

이전에는 불가능하다고 여겨졌던 형태의 물질이 등장할 수도 있다는 얘기입니다.

 

그리고 마지막으로 우주 탄생의 비밀에 대한 이해를 높혀줄 수도 있는데요.

 

우주의 극초기에는 쿼크와 글로온들이 자유로운 상태, 즉 쿼크-글루온 플라즈마 상태였습니다.

 

글루볼의 존재는 쿼크-글루온 플라즈마의 특성을 이해하는데도 매우 큰 도움이 될 수 있을 겁니다.

 

 

현재 과학자들은 글루볼의 존재를 완벽히 증명하기 위한 후속 연구에 착수했습니다.

 

예전부터 소문으로 전해져 오던 "글루볼"은, 실제로 존재하고 있었던 걸까요?

 

이번의 발견은 글루볼의 존재를 증명하는 가장 강력한 증거일 가능성이 있습니다.