Top quark 질량 측정치 업데이트

현재 탑쿼크(Top quark)를 만들 수 있는 유일한 연구소는 페르미랩이다. 물론 탑쿼크를 발견한 곳도 페르미 연구소. '가장 무거운 표준모형 입자'인 탑쿼크 발견에 언젠가 노벨상이 돌아가리라 생각하는데 과연 언제가 될지 궁금하다.

우주가 아주 뜨거웠을 빅뱅 초기에는 탑쿼크도 다른 입자들과 마찬가지로 생성,소멸하며 열평형 상태에 있었다. 하지만 우주가 팽창하면서 온도가 낮아진 이후에는 탑쿼크 처럼 무거운 입자들은 자연상태에서 쉽사리 생성되지 않는다. 페르미 연구소의 입자물리학자들이 높은 에너지로 가속된 입자들을 충돌시켜 톱쿼크를 생성하는데 성공했지만 여전히 그 수는 제한되어 있고 충분히 자세히 탑쿼크를 이해하는데는 시간이 걸릴 수 밖에 없었다.

최근 페르미랩의 테바트론 가속기에서 생성된 탑쿼크 630쌍을 면밀히 조사한 물리학자들은 탑쿼크의 질량이 예전에 알고 있던 값보다 조금 작다고 보고했다.

Link: MTM3: A Top Mass Measurement in the Lepton + Jets Channel with 4.3 fb-1

이론적으로 탑쿼크의 질량이 중요한 이유는 힉스 입자의 질량과 밀접한 관계가 있기 때문이다. 실제로 탑쿼크는 소위 "유카와 상호작용"을 통해 힉스 입자와 결합하면서 질량을 갖게 되는데 탑쿼크가 가장 무거운 입자이므로 힉스입자와 가장 강하게 결합한다는 이야기가 된다. 따라서 힉스 입자의 성질을 탑쿼크를 이용해서 알아낼 가능성이 있으며 이를 위해 탑쿼크 질량을 정밀하게 측정하는 것이 필수적이다.

테바트론은 LHC에게 길을 내어주기 전 현재까지 우주의 가장 어렸을 적 모습을 보여주고 있다.