[올 노벨 물리학상 수상 3인 업적] 쿼크입자간 작용하는 힘의 원리 규명

올해 노벨물리학상을 받은 데이비드 그로스 박사 등은 물질의 가장 작은 단위로 알려진 쿼크 입자 사이에서 작용하는 힘을 수학적으로 규명한 업적을 인정받았다.

이 연구는 물질을 이루는 가장 작은 단위입자 사이에 어떤 힘이 작용하는가 하는 물질 구성의 근본에 대한 단서를 제공하고 있다.

수상자들은 중력 전자기력 약력(약한 핵력)과 함께 자연계에 존재하는 네가지 힘 가운데 하나인 강력(강한 핵력·Strong force)에 대한 중요한 이론적 발견을 이뤄냈다.

강력은 양성자나 중성자를 구성하는 쿼크 입자 사이에서 작용하는 힘으로 색력(Color force)이라고도 불린다.

수상자들은 쿼크가 가까워질수록 색력은 약해진다는 것을 규명했다.

쿼크들이 극도로 가까워지면 그 사이의 힘은 매우 약해져서 입자들이 거의 자유롭게 행동하게 된다는 것이다.

반대로 쿼크들이 멀리 떨어지게 되면 그 사이의 색력은 증가하게 된다.

잡아당겼을 때 강한 힘이 작용하는 고무 밴드에 비유될 수 있는 셈이다.

이같은 이론은 이후 양자색소역학(QCD) 이론의 발전에 기여했으며 전자기력과 약력 강력 등 각 힘을 모두 통합하는 '표준모형'의 정립에도 중요한 역할을 했다.

한국과학기술원(KAIST) 물리학과 고병원 교수는 "중력 전자기력 약력에 이어 색력에 대한 이론적 토대를 마련함으로써 자연계에 존재하는 힘의 원리를 규명하는 데 기여했다"고 평가했다.

오춘호·장원락 기자 ohchoon@hankyung.com

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[ 용어풀이 ]

쿼크= 물질의 기본적인 구성입자로 추측되는 원자 구성입자의 하나로 강력에 의해 상호작용한다.

양성자와 중성자가 원자핵을 이루는 것과 같이 양성자와 중성자 그 자체도 쿼크로 이뤄져 있다.

제롬 프리드먼(미국),헨리 W.켄들(미국),리처드 테일러(캐나다)등이 실험으로 쿼크의 존재를 증명,지난 1990년 노벨상을 받았다.