[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국연구재단(NRF)은 앨리스(ALICE) 국제공동연구팀이 강한 핵력이 작용하는 초미시 세계에서 입자간의 강한 상호작용(강력)에 대한 새로운 성과를 얻었다고 27일 밝혔다.
유럽핵입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)를 이용한 국제공동프로젝트 중 하나인 앨리스(ALICE)에는 39개 국가의 1,900여명이 참여하고 있고 한국에서도 인하대학교 윤진희 교수팀 등 8개 기관 40명이 참여했다.
이 8개 기관에는 강릉원주대, 부산대, 세종대, 인하대, 연세대, 전북대, 충남대, KISTI 등이 있다.
앨리스(ALICE) 연구팀은 빅뱅 후 백만 분의 1초 후 형성되었을 원시 우주를 재현하고 관찰함으로써 우주 초기의 물질의 생성과정과 상호작용을 밝히고 이를 통해 우주의 진화과정을 예측하는 것을 목표로 한다.
그동안 거대강입자가속기(LHC)에서는 빛의 속도로 가속된 입자들을 충돌시켜 많은 입자들을 생성해 내고 있으며 ALICE 실험팀은 이 입자들을 분석해서 초미시세계의 작은 기본입자(쿼크, 글루온 등)간 상호작용을 실험적으로 확인하고 있다.
그러나 쿼크와 글루온 사이에 작용해서 강입자를 만드는 강력은 강입자 사이에도 작용해서 원자핵을 만들지만 기본입자간 강력으로부터 강입자간 강력을 이해하는 것 (제1원리)은 아직은 핵물리학의 풀지 못한 숙제이다.
이번 ALICE 연구팀은 최근 양성자간 충돌에서 생성된 강입자간 운동량 차이를 측정해 모든 강입자 사이의 강상호작용의 상관관계를 규명했다.
또 이번 연구를 통해 강력이 작용하는 영역인 1펨토미터(10-15 미터) 정도의 초미시세계를 탐사할 수 있는 펨토스코피(femtoscopy) 기술이 완성됐다.
이 연구가 가능했던 것은 거대강입자가속기에서는 희귀한 종류의 강입자가 많이 생성되고 있어 생성된 입자를 식별하고 운동량을 측정하는 검출기의 뛰어난 성능이 뒷받침된 결과이다.
이 연구결과에 의하면 양자역학적으로 아주 작은 영역을 측정하기 위해서는 상대적으로 높은 운동량이 필요한데 이번 연구를 통해 거대강입자충돌기에서 발생하는 희귀한 강입자들을 아주 높은 운동량까지 측정함으로써 이제까지 관찰할 수 없었던 펨토미터 영역을 탐사하는 길이 열리게 됐다.
ALICE에 참여하는 한국팀은 과학기술정보통신부·한국연구재단이 추진하는 유럽핵입자물리연구소(CERN)협력사업의 지원을 받았고 ALICE 국제공동연구팀의 이번 연구결과는 국제학술지 네이처(Nature)에 2020년 12월 9일 게재됐다.