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미국의 이론물리학자들이 지금껏 알려진 네 가지 기본 힘이 아닌 새로운 힘이 존재할 수 있다는 연구 결과를 내놨다. UC어바인 물리천문학과 조나단 펭 교수팀은 중력과 전자기력, 강력, 약력이 아닌 새로운 힘의 가능성을 시사하는 입자가 있다고 ‘피지컬 리뷰 레터’ 8월 12일자에 발표했다.
연구팀이 밝힌 입자는 1년 전 헝가리 실험물리학자들이 발견한 입자다. 당초 이들은 암흑물질을 찾기 위한 실험을 진행했는데, 암흑물질이 아닌 전자보다 약 30배 무거운 입자의 흔적을 포착했다. 하지만 이 입자가 어떤 성격을 가진 입자인지는 밝히지 못했다.
연구팀은 헝가리 과학자들의 실험 데이터와 기존 연구 결과들을 분석했다. 그 결과 새로운 입자가 전자기력을 매개하는 ‘Z, W 보존’과 유사하게 전자와 상호작용한다는 사실을 알아냈다. 하지만 Z, W 보존이 양성자와도 상호작용하는 것과 달리, 새로운 입자는 중성자와 상호작용했다. 이에 연구팀은 새로운 입자에 ‘X 보존’이라는 이름을 붙였다.
연구팀은 X 보존이 새로운 힘을 매개하는 입자일 수 있다고 추정했다. 암흑물질의 세계와 표준모형의 입자들의 세계를 연결하는 새로운 힘이 존재할 수 있다는 뜻이다. 펭 교수는 “다섯 번째 힘이 전자기력, 약력, 강력과 더불어 근본적인 힘을 형성할 수도 있을 것”이라며 “추가 실험을 통해 사실로 확인된다면 우주에 대한 이해가 완전히 변할 것”이라고 말했다.
과학동아 최영준 기자 jxabbey@donga.com