쿼크는 물질을 구성하는 최소 단위인 소립자 그룹입니다. 2021년 7월 29일 유럽입자물리연구소(CERN)가 대형강입자충돌기(LHC)를 사용한 실험에서 4개의 쿼크로 구성된 '테트라쿼크'의 새로운 유형을 발견했다고 보고했습니다. 이번에 발견된 테트라쿼크는 입자로서의 수명이 길고 추가적으로 연구를 진행할 수 있게 할 단서가 될 것으로 기대되고 있습니다.
Twice the charm: long-lived exotic particle discovered | CERN
https://home.cern/news/news/physics/twice-charm-long-lived-exotic-particle-discovered
Twice the charm: long-lived exotic particle discovered
Today, the LHCb experiment at CERN is presenting a new discovery at the European Physical Society Conference on High Energy Physics (EPS-HEP). The new particle discovered by LHCb, labelled as Tcc+, is a tetraquark – an exotic hadron containing two quarks
home.cern
New particle discovered at CERN is a long-lived double charmer
https://newatlas.com/physics/cern-new-particle-double-charm/
New particle discovered at CERN is a long-lived double charmer
Physicists at CERN have discovered an exotic new particle that’s quite charming. Known as Tcc+, the particle belongs to a rare class called tetraquarks, and its unusual composition makes it the longest-lived exotic hadron found so far.
newatlas.com
물질의 기본적인 구성 요소인 쿼크는 지금까지 6가지 종류가 발견되었고, 세대별로는
1세대: up & down 2세대: charm & strange 3세대: top & bottom입니다. 여러 개의 쿼크가 강한 상호작용으로 결합하여 양성자와 중성자 등의 하드론을 구성합니다.
일반적으로 하드론은 2개 또는 3개의 쿼크로 구성되어 있습니다만, 최근에는 더 많은 쿼크로 이루어진 입자도 발견되고 있으며, 4개의 쿼크로 이루어진 하드론을 '테트라쿼크'라고 부릅니다. CERN은 2021년 7월 26일~30일에 개최된 고에너지물리학회의인 EPS-HEP2021에서 'Tcc+'라 명명된 새로운 테트라쿼크를 발견했다고 보고했습니다.
CERN에 따르면, 새로운 테트라쿼크는 대형강입자충돌기(LHC)를 사용한 실험에서 발견된 것으로, 테트라쿼크는 2개의 쿼크와 질량과 스핀이 같으나 전하 등의 양음의 특성이 반대인 반입자(반쿼크)로 구성되어 있으며, 이번에 발견된 'Tcc+'는 2개의 charm 쿼크와 각각 1개의 반up & down 쿼크로 구성되어 있다고 합니다.
테트라쿼크는 지금까지도 여러 개가 발견되었으며, CERN도 2020년에 2개의 charm 쿼크와 2개의 반charm 쿼크로 이루어진 테트라쿼크를 발견했습니다. 그런데 'Tcc+'는 쿼크에서 3번째로 질량이 큰 charm 쿼크가 2개 있는 반면, 결합하는 반쿼크의 질량이 5번째로 작은 down 쿼크와 6번째로 작은 up 쿼크이며, 입자 전체로 볼 때 쿼크와 반쿼크의 질량이 일치하지 않는다는 점이 특징적이라는 것.
charm 쿼크의 질량은 down 쿼크와 up 쿼크보다 훨씬 크기 때문에, 연구자들은 charm 쿼크의 질량과 균형을 취할 반charm 쿼크가 없는 입자를 'open charm'이라고 부릅니다. 'Tcc+'의 경우 charm 쿼크 2개분의 질량이 반쿼크와 일치하지 않기 때문에 'double open charm'에 해당합니다.
'Tcc+'는 이 외에도 지금까지 발견된 특수한 하드론(이종 하드론) 중 가장 수명이 길다는 특징이 있습니다. 2개의 무거운 쿼크와 2개의 가벼운 쿼크로 이루어진 테트라쿼크는 '1개의 무거운 쿼크와 1개의 가벼운 쿼크'로 이루어진 중간자로 나누어져 붕괴한다고 추정되는데, '2개의 charm 쿼크 · 1개 반up 쿼크 · 1개 반down 쿼크'로 이루어진 테트라쿼크는 질량의 관계에서 다른 입자보다 붕괴하기 어렵다고 CERN은 설명합니다.
CERN에 따르면 'Tcc+'의 발견은 2개의 charm 쿼크를 '2개의 bottom 쿼크'로 대체한 보다 수명이 긴 테트라쿼크의 탐색이나 입자의 정확한 양자 수 측정 등의 연구를 할 가능성이 기대된다고 합니다.
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