◎“발견자들 내년 노벨상 수상 확실”

세계 소립자물리학계의 과제였던 t(톱)쿼크의 존재가 미국페르미 가속기연구소에서 미·일·이탈리아팀의 공동연구로 밝혀짐으로써 소립자물리학의 표준모델을 완성할 수 있게 됐다.

더 이상 쪼갤 수 없는 물질의 궁극적인 구성요소인 쿼크는 지난 64년 미국의 겔먼에 의해 처음 이론적으로 제시된 후 그 존재를 실증하기 위한 과학자들의 탐색노력이 계속돼 모두 6종으로 추정되던 쿼크가 30년만에 모두 확인됐다.

물질은 분자로 구성된다.분자는 원자로 구성되고 원자는 다시 원자핵과 전자로,원자핵은 다시 양성자와 중성자로 구성돼 있다.

전자 및 전자와 관련된 뮤온입자,중성미자(뉴트리노)등을 약입자(렙톤)라고 하고 양성자나 중성자를 강입자(하드론)라고 부르는데 이런 강입자는 2∼3종류의 쿼크로 구성돼 있는 것으로 알려져 왔다.

6종의 쿼크 가운데 지난 60년대에 u(업),d(다운),s(스트레인지)등 3종이 확인된데 이어 74년 c(참),77년 b(보텀 또는 비유티)가 발견됐는데 쿼크의 존재를 69년 처음 실험 입증한미국의 프리드먼 등이 90년 노벨상을 받았다.

그후로 마지막으로 t(톱 또는 트루스) 쿼크를 찾는 것이 소립자물리학의 과제가 되어 왔다.이것이 확인되지 않으면 물질의 기본구조이론으로 정립돼있는 소립자물리학의 표준모델을 수정하지 않으면 안되기 때문이다.

표준모델은 소립자간에 대칭성이 있어 쿼크가 상호 보완적인 것끼리 짝을 이루고 있는 것으로 보고 있다.u쿼크는 d와,c쿼크는 s와 짝을 이루고 있는데 이번에 b쿼크의 짝으로 간주되는 t쿼크가 확인된 것이다.

미·일·이탈리아의 공동연구팀이 이용한 페르미 국립가속기연구소의 원형입자가속기는 길이 6.4㎞로 t입자를 찾을 수 있는 세계 유일의 가속기로 여겨져 왔다.

t쿼크는 우주탄생시와 같은 고에너지상태에서,그것도 1백만분의 1초 이하의 극히 짧은 시간동안만 존재하는 것으로 이 입자를 찾아내기 위해서는 우주생성을 가져온 「빅뱅」(대폭발) 직후의 상황을 재현시켜야 한다.

즉 쿼크의 약 10배 크기인 양성자와 반양성자의 빔을 원형가속기 내에서 거의 빛의 속도로 충돌시켜 초당 5만∼10만회의 충돌이 일어나면 양성자가 붕괴된다.

서울대 물리학과 김진의교수는 『t쿼크의 발견으로 우주의 구성입자와 입자간의 상호작용을 설명하는 표준모형이 완전히 증명됐다』면서 『이번 발견자들은 95년도 노벨상을 받게 될 것이 거의 틀림 없다』고 말했다.