저도 힉스 입자가 뭔지 잘 몰랐는데...
2013년
노벨상은 힉스가 받았다. 힉스입자가 실험을 통해 발견된 것이다.
우리가 학생때는 모든 물질은 원자로 구성되어 있고 원자는 양성자, 중성자로
이루어진 원자핵과 그 주위를 도는 전자로 이루어져 있다고 배웠다. 하지만 최신 연구 결과는 다르다.
세상을 구성하는 입자는 총
17개이다.
원자핵(양성자,중성자)를 만드는 6가지 종류의 쿼크(quark)
전자, 뉴트리노(중성미자)를 포함하는 6가지
종류의 렙톤(lepton, ...경입자)
나머지 5가지는
1. 광자(빛, 질량이 0) - 전자기력을 매개하는 입자
2.
글루온 - 강한핵력을 매개하는 입자
3-4. Z입자, W입자 - 약한핵력을 매개하는 입자
5. 힉스입자 ***
(이론상
중력자도 있을 거라 믿지만 실험적으로 존재가 확인되지 않음)
'표준모형'은 중력을 제외한 전자기력, 강한핵력, 약한핵력이 작용해서
물질이 구성하는 원리를 설명할 수 있다.
'표준모형'은 세가지 원리에 기반한다. 특수상대성이론, 양자론, 게이지 대칭성(gauge
symmetry)
게이지 대칭성을 만족시키는 장(ex. 전자기장)이 가능하려면 그것을 매개하는 입자(ex. 빛)의 질량이 '0'이어야
한다. (왜 그런지 기사를 봐도 모르겠네요? 아시는 분 ㅠㅠ 댓글..)
(cf. 표준모형의 한계점 : 중력 설명에 실패, 뉴트리노의 질량이 0이 아닌 관측결과나옴, 우주의 23%인 암흑물질의 존재 설명
안됨)
전자기력은 질량이 없는 입자인 빛을 통해서 전달되기 때문에 얼마든지 먼 거리까지 작용한다.
원자 안에서만 작용하는
약한핵력은 힘을 전달하는 입자가 질량이 있어서 힘의 작용 범위에 한계가 있다고 설명한다면 게이지 대칭성이 깨진다.
"대칭성이 현실로 나타날 때 대칭성이 일부 깨진다."
대칭성이 자발적으로 깨지면서 입자가 질량을 가지는 방법이
바로 힉스 메커니즘이다.
강남거리에 사람이 많고 북적대며 일종의 대칭성을 갖고 있다. 그러다가 싸이같은 연애인이 등장하면 대칭성이
깨어져 아수라장이 된다. 힉스입자가 바로 갑자기 강남거리에 나타난 싸이와 비슷하다.
[더 이해하기 위한 책]
힉스 입자에 대한
훌륭한 개괄인 리사 랜들의 <이것이 힉스다>(이민재·김연중·이강영 옮김, 사이언스북스 펴냄)
이강영 박사의 <보이지 않는
세계>(휴먼사이언스 펴냄) - 미시와 거시세계에 대한 과학정 성취 일화 및 힉스입자의 위상
이종필 박사의 <신의 입자를
찾아서>(마티 펴냄) - 상대성이론, 양자론 입문서
이강영 선생님의 <LHC, 현대 물리학의 최전선>(사이언스북스 펴냄)
- 20세기에 이뤄졌던 미시 세계를 해명하려는 과학자들의 이론과 실험 양면에 걸친 노력 및 LHC까지 이어지는 가속기의 역할
