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 센터 연구원 최수경 교수 새로운 입자 X(3872) 발견 HIT[2405] 31 Dec 2003

일본 쯔구바 KEK의 Belle 실험에서 새로운 입자 X(3872)를 발견하였다고 11월14일발표 하였다. (관련링크 http://www.kek.jp/press/2003/belle4e.html )
또, 이 발견은 physicsweb.org에서 전세계 물리학계 소식 중 2003년도 10대 업적에 선정되었다고 12월 19일 발표하였다. (관련 링크 http://physicsweb.org/article/news/7/12/11 ) 본 센터의 연구원으로 활동하고 있는 최수경 교수(경상대학교)가 이 새로운 입자 발견 연구의 주도적인 역할을 수행하였다. 최수경 교수는 경북대학교 자연과학대학 물리학과를 1979년에 졸업하고 서울대학교에서 석사학위를 받았으며, 박사학위는 일본 쯔쿠바 KEK에서 수행된 전자-양전자 충돌실험인 AMY 실험으로 경북대학교에서 받았다.

새로운 입자 발견에 관한 논문이 국제 저명 학술지인 Physical Review Letter 91, 262001 (2003)에 "Observation of a narrow charmoniumlike state in exclusive B+->K+ + -J/ decays"으로 출판되었다

주요연구내용
  약 3억 개의 B중간자로부터 나타나는 B+->K+ +  + -J/  의 붕괴반응을 분석하여 그림에서와 같이 이미 잘 알려져 있는 B중간자로부터 생성된  '(2S)입자가 J/   + -로 붕괴하는 신호(왼쪽 피크)와 동시에 새로운 입자인 두 번째 신호(오른쪽피크)를 발견하게 되었다. 여기서, 그림은 J/   + -계의 불변 질량도를 나타낸 것이다. Belle 연구팀에서는 여기 나타난 새로운 입자를 임시로 X(3872)로 이름을 붙이고 있다. 측정된 X(3872)입자의 개수는 36 7개이고, 질량은 3872 0.6(통계오차) 0.5(계통오차)MeV, 통계적인 significance는 10보다 큰 것으로 측정되었다. 신호 막대의 폭은 90%의 신뢰도로 2.3MeV보다 적은 값을 갖는 것으로 측정되었는데 이 값은 이 정도의 질량을 갖는 입자의 붕괴에서는 아주 드물게 작은 값이다.

주요성과
  이 신호가 참모니움(ccbar) 중간자의 형성 규칙에 따라서 형성된 입자라면 D상태의 참모니움 중간자의 3중항 중에서 3D2 일 가능성이 높다. 이 점을 살피기 위하여 B-> 3D2 K 반응과 이어서 3D2 ->Xc1   으로 붕괴하는 모드를 연구하였다. 이론에 의하면 B-> 3D2 K; 3D2 ->Xc1   로 붕괴하는 반응이 B-> 3D2 K; 3D2 -> J/  pipi 로 붕괴하는 반응율보다 5배 이상 될 것으로 예측되었다. 실제 데이터로부터 측정된 비는 90%의 신뢰도로 0.8 보다 적은 것으로 나타났다. 또한 측정된 질량 값이 이론(3.81GeV)의 예측값과는 차이가 나고, pipi의 불변질량이 B-> 3D2 K 모드에서는 금지되는  로 보이는 점 등이 3D2입자보다는 새로운 입자를 발견했을 가능성을 강하게 보여주는 증거가 되고 있다. 이 외에도 이 X(3872)입자가 기존의 23P1 혹은 21P1 상태일 가능성을 고려해 볼 수 있다. 23P1 상태일 가능성은 이론에 이하면 X->J/   와 X->J/ pipi로 붕괴하는 비가 10보다 크다면 고려해 볼 수 있다. 현재의 데이타 분석결과는 각 붕괴반응의 측정비로부터 이 가능성도 배제됨을 보이고 있다. 한편, 입자의 양자수를 밝히는 가장 직접적인 방법은 헬리시티를 측정하는 것인데, 현재로서는 데이터 양이 너무 부족하여 결론을 내리기는 힘든 상태이다.
  기본 입자의 종류는 현재 수백 개에 이르며 새로운 입자의 발견 그 자체는 그다지 대단한 일이 되지 못한다. 그러나, X(3872)입자는 그 이름이 뜻하는 바와 같이 지금까지 알려져 있는 입자 분류 방법으로는 분류하기가 쉽지 않아서 이론물리학자들의 큰 관심을 불러일으키고 있다. 한편, 미국 일리노이주에 있는 페르미 국립가속기연구소에서 세계 최고의 에너지로 가동 중인 테바트론 가속기의 CDF실험 연구팀도 벨그룹과 같은 입자를 발견하였다고 확인하였고, 이 입자를 신비한중간자로 부르고 있다.
 

관련링크
http://www.kek.jp/press/2003/belle4e.html
http://physicsweb.org/article/news/7/12/11

     
[List]  
No Subject File Date
19 경상대 최수경 교수, "한국물리학회상 학술상" 수상   7 May
18 경상대 최수경 교수, "이달의 과학기술자상" 수상 예정   30 Apr
17 연세대 김충선 교수, "이달의 과학기술자상" 4월 수상자로 선정   6 Apr
16 센터 연구원 최수경 교수 새로운 입자 X(3872) 발견   31 Dec
15 연세대 김충선 교수, "이달의 과학기술자상" 수상 예정   26 Dec
14 고에너지 물리연구센터 2003년 연례 발표회 및 총회/운영위원회 (2003년 12월 18일)   17 Dec
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12 Workshop on High Intensity Hadron Facility and Nuclear and Particle Physics Experiments.(2003년6월19일)   17 Dec
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