우주 탄생 비밀 풀 힉스입자 붕괴과정 규명했다…세계 최초

[이데일리 뉴스속보팀] 포스텍(포항공대) 연구팀이 세계에서 처음으로 이차원 전자계에서 힉스입자를 관측했다.

김범준 포스텍 물리학과 교수팀은 독일 막스플랑크연구소와 함께 양자 자석에서 힉스입자를 관측하고 그 붕괴과정을 밝혀내는 데 성공했다고 18일 밝혔다.

힉스입자는 우주공간에 가득 차 있는 입자를 말한다.

그 존재가 질량 근원과 우주 생성 비밀을 밝혀낼 단서가 된다는 점에서 신의 입자라고도 불린다.

김 교수팀은 물질 내 스핀파의 개형 분석 실험을 통해 그랜핀과 같이 단일층만으로도 물성이 완성되는 이차원 양자 자석에서 스핀파의 가로방향 진동을 관측했다.

이때 힉스입자가 한 쌍의 종파로 붕괴한다는 사실을 밝혀냈다.

입자물리에서 힉스입자는 직접 관측하기 어렵고 붕괴 잔해를 통해 확인할 수 있을 뿐이다. 즉 붕괴과정 연구는 힉스입자 발견에 바탕이 된다.

그러나 힉스입자는 점이나 면에서는 빨리 붕괴하기 때문에 관측하기 어려운 것으로 알려졌다.

지금까지 응집물리 분야에서 이를 직접 다룬 연구결과는 없었다.

김 교수팀 연구결과는 네이처가 발간하는 네이처 피직스지에 실렸다.

김 교수는 “힉스입자 붕괴과정이 응집물리 분야에서 관측된 것은 이번이 처음이다”며 “우주 탄생을 밝히는 힉스입자 관측이 작은 실험실에서 구현했다는 점이 의미가 있다”고 말했다.