입자가속기를 가동시키자 이상한 반물질이 튀어나왔다.

 

 

빅뱅 이론은 물질과 반물질이 동일하게 형성되었다고 설명합니다.

 

하지만 우리가 관측하는 우주는 대부분 물질들로 이루어져 있죠.

 

물론 반물질도 존재하기는 하지만 아주 극미량만 감지되고 있습니다.

 

이러한 물질-반물질 비대칭은 현대 물리학의 가장 큰 미스터리중 하나인데요.

 

만약 우주가 이렇게 불균형하지 않았다면, 지금의 우주는 공허로 가득해 있었을 겁니다.

 

그렇다면 무엇이 물질-반물질간의 비대칭을 만들어냈던 걸까요?

 

 

 

 

 

 

 

물질-반물질 비대칭은 현대 물리학의 커다란 미스터리입니다.

 

어째서 빅뱅 이후 우주에는 이러한 비대칭이 일어나게 되었을까요?

 

이에 대해 과학자들은 오래전부터 다양한 가설들을 제시해 오고 있는데요.

 

그 중에 하나가 바로 아직 발견되지 않은 새로운 입자의 상호작용입니다.

 

 

 

 

 

 

 

어쩌면 우리가 모르는 입자들이 물질과 반물질의 대칭을 깨뜨렸을 수도 있다는 거죠.

 

즉, 새로운 입자의 상호 작용이 물질에 혹은 반물질에 더 큰 영향을 미쳤을 수 있다는 겁니다.

 

이러한 상호 작용에 의해서 지금의 비대칭성이라는 결과가 만들어졌을 수도 있습니다.

 

과학자들은 이 새로운 입자를 찾기 위해서, 빅뱅 직후와 비슷한 환경을 만들었는데요.

 

대형 강입자 충돌기(LHC)에서 입자를 거의 빛의 속도로 가속시켜 충돌시켰습니다.

 

그 결과 순간적으로 매우 높은 온도와 압력의 쿼크-글루론 플라즈마 상태가 만들어졌죠.

 

그러자 이 곳에서 지금까지 보지 못했던 아주 특이한 반물질 하나가 튀어나왔습니다.

 

이 반물질은 바로 '반초헬륨-4' 였는데요. 지금까지 발견된 가장 무거운 반물질이었습니다.

 

뿐만 아니라 지금까지 발견된 반물질들 중에서 가장 이상한 특성을 가진 반물질이었죠.

 

 

 

 

 

 

이번에 발견된 발물질은 '반초헬륨-4' 입니다. 즉 헬륨-4를 기반으로 이루어진 입자인데요.

 

헬륨-4는 일반적으로 우리가 알고 있는 헬륨과 비슷한 계열의 동위 원소입니다.

 

2개의 양성자와 2개의 중성자로 이루어진 핵을 가지고 있죠.

 

그리고 여기에 '하이퍼론'이라는 아주 불안정한 입자가 추가되면 '초헬륨-4'로 변하게 됩니다.

 

보통 양성자와 중성자는 업 쿼크와 다운 쿼크들로만 이루어져 있는데요.

 

하지만 하이퍼론은 업, 다운 쿼크 이외에도, 하나 이상의 스트레인지 쿼크를 포함하고 있습니다.

 

그래서 초헬륨-4는 일반적인 헬륨 입자보다 훨씬 더 불안정하다고 할 수 있죠.

 

그리고 초헬륨-4에서 모든 입자를 반대로 바꾸게 되면 바로 '반초헬륨-4'가 됩니다.

 

즉, '반초헬륨-4' 는 반양성자, 반중성자 그리고 반하이퍼론으로 구성된 핵을 가지고 있습니다.

 

 

u(업), d(다운)에 s(스트레인지)가 포함된 하이퍼론

 

 

 

지금까지 알려진 반입자들로는 우주의 비대칭 미스터리를 풀 수가 없었는데요.

 

하지만 이번에 발견된 '반초헬륨-4'라면 이 문제에 대한 답을 찾을 수 있을지도 모릅니다.

 

일단 반초헬륨-4는 앞에서 살펴본대로, 기존에 알려진 반입자들과 상당히 다른 특성을 가지고 있습니다.

 

그래서 반초헬륨-4를 통해서 물질과 반물질 사이에 완전히 새로운 상호 작용을 발견할 수도 있죠.

 

어쩌면 기존의 표준 모델로는 설명할 수 없는, 새로운 상호작용이 발견될지도 모릅니다.

 

또한 새로운 반초헬륨-4라는 반물질의 존재는, 완전히 새로운 통찰력을 제공해 줄 수 있는데요.

 

새로운 반물질의 발견은, 우주 어딘가에도 우리가 모르는 다양한 반물질들이 존재할 수도 있다는 겁니다.

 

어쩌면 다양한 종류의 반물질로만 이루어진 천체나 어떠한 영역이 존재할 가능성도 있죠.

 

만약 그렇다면 우주에 물질이 압도적으로 많은 이유에 대한 새로운 해석이 필요해 질 수도 있습니다.

 

혹시 초기의 우주에는 물질과 반물질들이 균일했지만, 어떠한 과정으로 분리되어 나눠지게 된 건 아닐까요?

 

 

 

 

 

 

또 어쩌면 이 우주에는 이미 다양한 반물질들이 존재하고 있는 것일지도 모릅니다.

 

즉, 우주는 물질-반물질 비대칭이 아니라, 완벽한 대칭을 이루고 있을 수 있다는 거죠.

 

다만 물질의 반물질들은 우리가 볼 수 없는 영역에 가려져 있을지도 모른다는 겁니다.

 

이번에 발견된 반초헬륨-4는 그 가려진 영역에서 튀어나와 발견된 반물질일지도 모릅니다.

 

 

이렇게 이번에 발견된 새로운 반물질은 우리에게 새로운 통찰력을 일깨워주고 있는데요.

 

과연 '반초헬륨-4' 는 이 미스터를 풀어줄 결정적인 열쇠가 될 수 있을까요

 

우리의 우주는 어떻게 해서, 물질들로 가득한 지금의 모습이 될 수 있었던 걸까요?

 

 

 

 

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