CERN이 20년 묵은 유령을 잡았다 — 이중 참 쿼크 입자가 열어젖힌 표준모형의 다음 문

단기적으로 보면, 앞으로 6개월에서 1년 사이에 LHCb는 Xicc+의 붕괴 특성에 대한 정밀 측정 결과를 내놓을 것이다. 수명, 붕괴 분지비, 생성 단면적 같은 세부 물리량은 현재의 915개 사건 데이터만으로는 충분히 정밀하게 측정하기 어려우므로, Run 3의 추가 데이터가 축적되면 이 수치들이 격자 QCD 예측과 비교될 것이다. 이 비교의 결과는 쿼크 간 강한 상호작용을 서술하는 이론적 도구들의 정밀도를 직접 시험하는 첫 번째 기회가 될 것이며, 일치하지 않는다면 그것이야말로 새로운 물리의 단서가 될 수 있다. 중기적으로, 1년에서 3년 사이에 이중 참 쿼크 바리온 패밀리의 다른 멤버들 — Omegacc(참-참-스트레인지 쿼크) 같은 아직 관측되지 않은 상태 — 에 대한 탐색이 활발해질 것이다. 이 입자들의 질량과 붕괴 패턴은 쿼크 간 상호작용에서 스트레인지 쿼크의 역할을 밝히는 데 결정적이다. 동시에 이중 바텀 쿼크 바리온(Xibb)의 탐색도 시작될 텐데, 바텀 쿼크가 참 쿼크보다 약 3배 더 무거우므로 생성률이 극히 낮아 발견까지 상당한 시간이 걸릴 수 있다. 그러나 만약 발견된다면 디쿼크 모형의 보편성을 시험하는 결정적 증거가 될 것이다. 장기적으로 3년에서 5년 이상의 시계에서는 HL-LHC(고광도 LHC)와 차세대 충돌기 계획이 이 분야의 미래를 결정할 것이다. HL-LHC는 2029년부터 가동이 예정되어 있으며 LHC보다 10배 이상의 데이터를 축적할 수 있다. 이 규모의 데이터가 모이면 이중 무거운 쿼크 바리온의 정밀 분광학이 가능해지고, 이론적으로 예측된 안정한 이중 바텀 테트라쿼크의 탐색이 현실적인 목표가 된다. 만약 이 테트라쿼크가 발견된다면 물질의 존재 형태에 대한 우리의 이해를 근본적으로 확장하는 사건이 될 것이다. 강한 상호작용으로 붕괴하지 않는 이국적 하드론의 발견은 초기 우주의 쿼크-글루온 플라즈마 상태에서 형성된 이국적 물질의 잔해가 오늘날에도 존재할 수 있는지에 대한 질문으로 이어진다. 최선의 시나리오에서는 이중 참 쿼크 바리온의 정밀 측정이 격자 QCD와의 미세한 불일치를 드러내고, 이 불일치가 새로운 물리학의 단서를 제공한다. 기본 시나리오에서는 표준모형의 예측이 계속 확인되며, 강한 상호작용에 대한 이해가 점진적으로 깊어진다. 최악의 시나리오에서는 입자물리학이 확인의 사막에 갇혀 표준모형 너머로 나가지 못한 채 점점 더 큰 충돌기에 대한 정당성 확보가 어려워진다.