1-2. 쿼크 — 6종류의 맛(flavor)

쿼크에도 "맛"이 있다?

앞 절에서 우리는 물질을 쪼개는 여정의 끝에 쿼크(quark)라는 입자에 도달했다. 양성자는 위 쿼크(up) 2개와 아래 쿼크(down) 1개로, 중성자는 위 쿼크 1개와 아래 쿼크 2개로 이루어져 있었다. 깔끔한 이야기였다.

그런데 여기서 놀라운 이야기가 시작된다.

쿼크는 2종류가 아니라 6종류나 있다.

위 쿼크와 아래 쿼크만 있으면 우리 주변의 모든 물질 — 공기, 물, 바위, 별, 우리 몸 — 을 만들 수 있다. 그렇다면 나머지 4종류의 쿼크는 왜 존재하는 걸까? 자연은 왜 "필요한 것보다 많은" 재료를 준비해둔 것일까?

더 놀라운 것은, 이 6종류의 쿼크가 무작위로 흩어져 있는 것이 아니라 놀라울 정도로 깔끔한 패턴으로 배열되어 있다는 점이다. 마치 자연이 같은 설계도를 세 번 복사한 것처럼. 왜 하필 세 번인지는 아직 아무도 모른다 — 이것은 현대 물리학의 가장 매력적인 미스터리 중 하나이다.

이 절의 핵심 질문: 쿼크는 정확히 몇 종류이며, 각각 어떤 성질을 가지고 있는가? 그리고 왜 자연은 같은 패턴을 세 번 반복했는가?