힉스입자 발견이 확실시 된다고 발표 - 2013.3.14(CERN)

 

 

2013년 3월 14일 

유럽입자물리연구소(CERN)는 힉스입자의 발견이 확실시된다고 발표했습니다.

 

지난 2008년부터 가동을 시작한 거대강입자충돌기(LHC)를 통해 데이터를 수집하고 있는 CERN은 2011년 12월 13일 힉스로 추정되는 입자의 흔적을 발견했다고 발표했으며, 

 

2012년 7월에는 LHC를 구성하는 두 종류의 검출기 - ATLAS 와 CMS 에서

힉스입자의 질량이 각각 126.0 ± 0.4 GeV , 125.3 ± 0.4 GeV 로 측정되었다고 발표했습니다.

 

그리고 어제의 발표를 통해 힉스입자의 발견이 사실상 확정된 것이죠.

 

 

 

LHC의 CMS 검출기

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CMS 검출기에 기록된 입자들의 궤적

 

 

중심의 충돌지점으로부터 뻗어나오는 두개의 녹색선은 전자와 양전자의 궤적이며

두개의 빨간선은 뮤온과 반뮤온의 궤적입니다.

 

 

 

아래는 이러한 입자들이 생성과는 과정을 나타낸 파이먼 다이어그램으로,

광속에 가까운 속도로 가속된 두 양성자가 충돌하여 힉스입자가 생성되고

이 힉스입자가 두개의 Z보존으로 붕괴,

Z보존은 다시 렙톤, 반렙톤 쌍으로 붕괴합니다.

 

이 렙톤(전자, 뮤온) 쌍을 검출기를 통해 확인하게 됩니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

이번 힉스입자의 발견은 현대물리학의 큰 성과이지만 아직 가야할 길이 훨씬 많이 남아 있습니다.

 

입자물리학계에서는 LHC의 실험을 통해

초대칭성입자가 힉스입자보다 먼저 발견될 것으로 예측했었지만 현재까지 발견되지 않았으며

 

그 초대칭성입자를 유력한 암흑물질의 후보로 예측했었던 천체물리학계 역시

결국 또다른 과제를 부여받게된 셈입니다.

 

 

 

이번 힉스입자의 발견은 입자물리학의 '표준모형' 에서 제시하는 힉스입자의 특성에 가까운 것으로 보입니다만 정작 표준모형 자체가 아직 상당히 불완전한 상태 입니다.

 

아래는 표준모형의 기본입자들. 오른쪽 끝에 힉스입자가 그려져 있습니다.

 

 

 

 

물질을 구성하는 페르미온은 3개의 세대가 있습니다.

이중 뉴트리노들을 제외한 2,3세대의 입자들은 불안정하기 때문에 최종적으로 1세대 입자들로 붕괴합니다.

 

그런데 표준모형에서는 왜 페르미온의 3개의 세대가 존재하는지 설명하지 못하고 있습니다.

 

 

 

게이지 보존은 우주에 존재하는 4가지 상호작용

- 중력, 전자기력, 강한상호작용, 약한상호작용 을 매개하는 입자들 입니다.

 

가장 윗줄의 광자는 전자기력을 매개하며 두번째 줄의 글루온은 강한상호작용을,

그 아래 Z보존과 W보존은 약한상호작용을 매개합니다.

 

그러나 이 표에서 중력을 매개하는 입자(중력자) 는 없습니다.  

현재의 표준모형에서는 중력을 이론적으로 다루지 못하는 치명적인 문제가 있습니다.

 

 

 

아직 갈길이 멀지만 힉스입자의 발견으로 표준모형의 완성에 한걸음 가까워진것만은 분명합니다.

 

 

 

 

 

 

                                                         사진출처: 

CERN CMS 사이트 http://cms.web.cern.ch/

위키피디아 http://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_boson

[출처] 힉스입자 발견|작성자 동혀니