위키득계정 ↗
과학

쿼크 글루온 플라스마

쿼크 글루온 플라스마과학
영문명
Quark-gluon plasma
약칭
QGP
주요 구성
쿼크와 글루온
실험 방법
고에너지 중이온 충돌
쿼크 글루온 플라스마는 매우 높은 온도와 에너지 밀도에서 쿼크와 글루온이 개별 강입자 안에 갇힌 상태를 벗어나 집단적으로 존재하는 물질 상태이다. 무거운 원자핵의 고에너지 충돌로 만들어 초기 우주의 물질 성질을 연구한다.

보통의 강입자와 다른 상태

보통의 양성자나 중성자에서는 쿼크와 글루온을 개별 강입자의 구성 요소로 다룬다. 쿼크 글루온 플라스마에서는 그런 개별 입자 안에 제한된 그림만으로 물질을 설명할 수 없다. 이 상태를 만들었다는 것이 쿼크를 꺼내 상온에서 독립 입자로 보관할 수 있다는 뜻은 아니다.

잠깐 형성되는 작은 영역

금이나 납 같은 무거운 원자핵을 높은 에너지로 충돌시키면 매우 뜨겁고 작은 영역이 형성된다. 이 영역은 곧 식으며 쿼크와 글루온은 다시 강입자로 나타난다. 실험은 오랫동안 멈춰 있는 덩어리를 관찰하기보다 충돌 뒤에 나온 수많은 입자의 정보를 분석한다.

기체라는 예상과 유체의 거동

플라스마라는 이름만 듣고 입자들이 거의 서로 영향을 주지 않는 희박한 기체를 떠올리면 오해하기 쉽다. 충돌 실험에서 연구하는 쿼크 글루온 플라스마는 작은 점성을 가진 유체와 비슷한 거동을 보인다. 입자의 분포와 에너지 흐름은 물질의 집단적인 성질을 알아내는 단서가 된다.

초기 우주를 연구하는 이유

빅뱅 직후 우주에도 매우 뜨겁고 조밀한 쿼크와 글루온의 물질 상태가 존재한 것으로 이해한다. 가속기 실험은 그와 관련된 조건을 작은 규모로 연구하는 방법이다. 실험실의 충돌이 우주 전체를 재현한다는 뜻은 아니며, 생성된 물질의 성질을 통해 초기 물질에 대한 이론을 검토한다.

관련 문서

쿼크 / 글루온 / 강입자 / 양성자 / 중성자 / 원자핵 / 제트 (입자 물리학) / 빅뱅