나노기술 및 정책 정보

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도쿄(東京)공업대학 물리원물리학계, 야마가타(山形)대학 학술연구원, 이화학연구소(RIKEN) 니시나(山形)가속기과학연구센터 등의 공동 연구그룹이 양성자의 내부에 있어, 반(反) 쿼크(quark)의 운동량이 큰 영역에서 그 플레이버(flavour) 대칭성이 크게 파괴되는 것을 양성자 빔 실험을 통해 규명함.

양자는 모든 물질을 형성하는 기본 입자 중 하나이지만, 그 내부는 쿼크·반 쿼크·글루온(gluon)이라는 소립자(parton) 복합체로 되어 있음. 양자의 질량·반지름·스핀 등의 기본적 성질은 측정을 통해 알려져 있지만, 그러한 성질이 소립자에서 어떻게 발생하는지에 대해서는 규명된 바 없음. 연구진은 미국 Fermi 국립가속기연구소 (FNAL)에서 일본·미국·대만 연구팀과의 국제 공동 실험(SeaQuest 실험)을 통해, 양자 중의 반 쿼크의 플레이버 대칭성을 검증함. 그 결과, 반 쿼크의 운동량이 큰 영역에서는 반 다운(down) 쿼크가 반 업(up) 쿼크보다 50%나 많이 존재하여 플레이버 대칭성이 파괴되어 있음을 밝혀냄.

본 연구 성과는 양자 중에 플레이버 대칭성을 크게 깨뜨리는 지금까지 밝혀지지 않은 시스템이 있음을 나타내는 증거임.

본 성과는 Nature(The asymmetry of antimatter in the proton)에 게재됨.