원자보다 작은 입자들이 입자물리학의 `표준 모델'에서 예측되는 것보다 더 자주 특정 방식으로 붕괴하는 것으로 밝혀져 표준 모델 자체의 결함 가능성이 제기되고 있다고 라이브사이언스 닷컴이 최근 보도했다.

'표준 모델'은 우주를 구성하는 물질의 미세한 단위를 설명하는 최고의 지침서이지만 많은 물리학자들은 이 모델에 일부 허점이 있다고 의심하고 있다.

미국 스탠퍼드 선형가속기 연구소(SLAC)의 과학자들은 전자와 그 반물질 짝인 양전자 사이의 충돌을 관찰하는 실험에서 예상과 다른 현상을 발견했다.

이들 입자가 충돌하면 폭발해 그 에너지가 새 입자들로 바뀌게 되는데 새 입자 중에는 물질과 반물질, 그 중에서도 특히 바닥 쿼크와 반쿼크로 함께 이루어진 이른바 B-바(B-bar) 중간자도 포함돼 있다.

이 과정에는 'B to D-스타-타우-누'라는 난해한 이름이 붙어있다.

연구진은 B-바 중간자가 세 종류의 다른 입자, 즉 D-중간자와 반뉴트리노, 그리고 타우 중성미자로 붕괴하는 현상을 관찰한 결과 이런 과정이 표준 모델에서 예측하는 것보다 자주 일어난다는 사실을 발견했다.

이들은 "표준 모델 예측치 이상의 것을 발견한다는 것은 흥분되는 일이지만 추가 실험으로 이와 같은 과정을 되풀이해 우연이 아님을 입증해야만 한다"고 말했다.

이 실험은 종전의 붕괴 실험에 비해 더 민감하지만 표준모델과 분명 다르다는 것을 입증할 수 있을만큼 통계적으로 유의미할 정도는 아니기 때문이다.

연구진은 이를 위해 역시 B 중간자를 만들어내는 일본 쓰쿠바 소재 고에너지가속기연구기구(KEK)와 같은 곳에서 다른 실험을 해 추가 자료를 확보해야만 한다고 지적했다.

이들은 그러나 "만일 초과 붕괴 현상이 확인된다면 그 원인을 밝혀내야만 할 것이다. 우리의 실험 결과가 새로운 물리학의 가능성에 관한 이론적 토론을 자극하기 바란다"고 말했다.

SLAC의 BaBar 실험은 지난 1999~2008년 사이 입자간 충돌을 관찰했으나 그 자료는 아직도 학자들의 분석 대상이다. 이 연구는 물리학 리뷰 레터스에 실릴 예정이다.