1  강입자(hadrons)란?

ㅇ 강입자란 쿼크로 이뤄진 입자를 총칭하는 단어다. 보이는 우주의 질량 대부분을 이루는 양성자와 중성자부터 최근에 새롭게 발견된 테트라쿼크 중간자(tetraquark meson)와 펜타쿼크 중입자(pentaquark baryon)에 이르기까지 강입자는 우주의 물질의 기원이 무엇이냐를 이해하는 데 매우 중요한 단초를 제공한다.

ㅇ 강한 상호작용을 설명하는 근본 이론인 양자색역학에 따르면 양성자는 쿼크와 글루온으로 이뤄져 있지만, 쿼크와 글루온이 양성자의 질량과 스핀에 어떻게 기여하는지 여전히 잘 모른다. 양성자의 크기 또한 가속기에서 얻은 결과와 원자물리학에서 얻은 결과가 서로 다르다. 양성자가 발견된 지 100여 년이 지났지만, 양성자의 구조는 오늘날에 이르러서야 서서히 그 윤곽이 밝혀지고 있다.

ㅇ 지난 20여 년 동안 지금까지는 볼 수 없었던 쿼크가 네 개로 되어 있는 중간자와 다섯 개로 이뤄진 중입자가 세계적인 가속기 연구소에서 속속 발견되고 있다. 이런 입자들의 생성 과정과 구조를 이해하는 것은 강한 상호작용을 근본적으로 이해하는 데 매우 중요하다.

ㅇ 양성자의 구조를 심층적으로 탐구하기 위해 미국 브룩헤이븐 연구소에서는 2012년에 전자-중이온 충돌기(Electron-Ion Collider: EIC)의 백서가 나오고 30억 달러에 가까운 비용을 들여 2020년 8월부터 EIC의 디자인과 건설 계획을 시작했다. 현재 개념 디자인 (Conceptual Design Report 1: CDR-1)을 끝냈다.
 

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