2-2. 글루온 — 쿼크를 꽉 붙들어 매는 접착제

바로 앞에서 우리는 광자가 전자기력의 배달부라는 놀라운 사실을 알았어. 전하를 가진 입자들이 광자를 주고받으면서 서로 밀거나 당긴다고 했지? 그런데 자연에는 전자기력보다 훨씬 더 강한 힘이 존재해. 그 힘을 전달하는 배달부는 누구일까? 이번에는 이름부터 "접착제"인 녀석을 만나 보자.

절대 떨어지지 않는 세 친구

이런 적 있지 않아?

양성자 하나를 떠올려 봐. 앞 절(1-2)에서 배웠듯이, 양성자 안에는 쿼크 세 개가 들어 있어. 그런데 여기서 정말 이상한 점이 있어.

쿼크 중에는 양전하를 가진 녀석들이 있어. 양성자 안의 위 쿼크(up quark) 두 개는 둘 다 +⅔의 전하를 가지고 있거든. 같은 양전하끼리는 서로 밀어내야 하잖아? 전자기력에 의하면 같은 전하끼리는 반드시 밀어내니까.

그런데 양성자는 절대 흩어지지 않아. 쿼크 세 개가 꽉 붙어서 떨어질 줄을 몰라!

놀라운 사실! 양성자 안의 쿼크를 떼어내려면 얼마나 큰 힘이 필요할까? 전자기력으로 서로 밀어내는 힘의 약 100배가 넘는 힘으로 쿼크들이 붙들려 있어! 이건 마치 자석이 살짝 밀어내고 있는데, 보이지 않는 초강력 접착제가 수백 배의 힘으로 꽉 잡아당기는 것과 같아.

도대체 무슨 힘이, 전기적 반발을 이기고 쿼크들을 그렇게 꽉 붙들어 매고 있는 걸까?