RIKEN 연구자들이 예측한 쿼크로 알려진 6개의 기본 입자로 구성된 이국적인 입자의 존재는 쿼크가 결합하여 원자핵을 형성하는 방법에 대한 이해를 심화시킬 수 있습니다.
쿼크는 물질의 기본 빌딩 블록입니다. 원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있으며, 각각 3개의 쿼크로 구성되어 있습니다. 세 개의 쿼크로 구성된 입자를 총칭하여 바리온이라고 합니다.
과학자들은 디바리온으로 알려진 두 개의 바리온을 포함하는 시스템의 존재에 대해 오랫동안 생각해 왔습니다. 자연에는 단 하나의 이중체가 있습니다. 중수소는 서로 매우 약하게 연결된 양성자와 중성자로 구성된 수소 핵입니다. 핵물리학 실험에서 다른 디바리온의 모습을 엿볼 수 있었지만 그 존재는 아주 잠깐이었습니다.
RIKEN 학제간 이론 및 수학 과학 프로그램의 Takuya Sugiura는 "중수소가 유일하게 알려진 안정적인 이중수소이지만 더 많은 이중수가 있을 수 있습니다"라고 말합니다. "어떤 바리온 쌍이 이바리온을 형성하고 어느 쌍이 그렇지 않은지를 연구하는 것이 중요합니다. 이는 쿼크가 물질을 형성하는 방법에 대한 귀중한 정보를 제공하기 때문입니다."
양자 색역학은 쿼크가 서로 상호 작용하는 방식을 설명하는 매우 성공적인 이론입니다. 그러나 바리온의 쿼크 사이에서 발생하는 강력한 결합은 양자 색역학의 계산을 복잡하게 만듭니다. 디바리온과 같은 바리온의 경계 상태를 고려할 때 계산은 훨씬 더 복잡해집니다.
이제 과학자들은 각각 3개의 매력 쿼크(C-쿼크, 6가지 쿼크 유형 중 하나)를 포함하는 두 바리온 사이의 힘을 계산하여 매력 디-오메가라고 불리는 디바리온의 존재를 예측했습니다.
이 계산을 위해 팀은 대규모 수치 계산을 사용하여 양자 색역학을 해결했습니다. 계산에는 엄청난 수의 변수가 포함되기 때문에 두 개의 강력한 슈퍼컴퓨터인 K 컴퓨터와 HOKUSAI 슈퍼컴퓨터를 사용했습니다.
Takuya Sugiura는 "우리는 계산을 완료하는 데 드는 비용과 시간을 크게 줄여주는 슈퍼컴퓨터에 액세스할 수 있어 매우 행운이었습니다."라고 말합니다. "하지만 우리는 여전히 매력 디 오메가의 존재를 예측하는 데 몇 년이 걸렸습니다."
복잡한 계산에도 불구하고 매력 di-Omega는 바리온 간의 상호 작용을 연구하는 가장 간단한 시스템입니다.
연구원들은 현재 K의 더 강력한 후속 제품인 Fugaku 슈퍼컴퓨터로 마법에 걸린 다른 강입자를 연구하고 있습니다.
Takuya Sugiura는 “우리는 특히 매력이 있는 쿼크를 포함하는 다른 입자 간의 상호 작용에 관심이 있습니다. "우리는 쿼크가 어떻게 결합하여 입자를 형성하고 어떤 입자가 존재할 수 있는지에 대한 신비를 밝히기를 희망합니다."
이 연구는 Physical Review Letters에 게재되었습니다.
2021-12-11 21:23:00
작가: Vitalii Babkin