기본 입자
1. 개요
'''基本粒子 / Elementary particle'''
'''기본 입자'''는 다른 입자를 구성하는 가장 기본이 되는 소립자를 말한다. 현재 정설인 '표준 모형'에 따른 입자들이다. 양자장론에 따르면 이들은 점입자이므로 반지름이 0이다. 이 입자들보다 더 기본적인 단계가 있는지는 아직 밝혀지지 않았으며, 초끈이론이 이를 다룬다.
2. 종류
- 페르미온(Fermion)
- 쿼크(Quark): 피네간의 경야의 구절에서 따온 이름이다. 이름이 업/다운(Up/Down), 참/스트레인지(Charm/Strange), 탑/바텀(Top/Bottom) 같은 식으로 요상하다. 전하량이 유리수이다. (양자색역학에 따르면)단독으로 발견될 수 없으며, 다른 쿼크와 짝지어 또는 셋이 모여 다녀야 한다. 그리고 이놈들은 색(color)이라는 물리적 특성 때문에 짝지었을 때 반드시 무색이 되어야 한다. (눈에 보이는 색을 띤다는 소리가 아니다! 전자의 스핀이 실제로 회전하는 것이 아닌 것과 마찬가지로, 그저 붙여놓은 용어일 뿐이다.)각각 빨강, 초록, 파랑 색. 당연히 쿼크에 대한 반입자로 반쿼크(Anti-Quark)가 존재한다.
- 렙톤(Lepton): 전자/양전자(Electron/Positron), 뮤온/반뮤온(Muon/Anti-Muon), 타우온/반타우온(Tauon/Anti-Tauon)'으로 짝지을 수 있는 하전입자군과, 각각의 하전입자에 대응하는 중성미자군이 있다. 얘네들은 정수 전하량을 가지며, 역시 맛(Flavour)이라는 물리적 특성이 있다. 같은 맛을 가지는 경입자들은 반응 과정에서 보존된다. 다른 입자에 비해 가볍다고 렙톤인데, 타우온은 양성자보다 무겁다. 대충 이름을 붙였다가 나중에 후학들을 헷갈리게 하는 예. 그리고 전자의 반입자인 양전자는, 폴 디랙이 이걸 물리학적으로 제안(1928)하고 칼 앤더슨이 발견(1932)[2]했는데, 당시까지는 반물질에 대한 개념 자체가 희박했었다. 나중에 아이작 아시모프가 소설에서 쓴 양전자가 더 유명하다. 이 소설에서 양전자 두뇌(Positronic Brain)와 설명을 로봇의 지능을 도입하는 데 활용했다. 그래서 '양전자'라는 단어의 저작권자가 아이작 아시모프다.
- 보손(Boson)
- 게이지 보손(Gauge[3] Boson): 자연계의 4가지 기본 상호작용의 매개가 되는 입자. 광자, W입자, Z입자, 글루온 등이 있다. 광자는 전자기력, W, Z입자는 약한 상호작용, 글루온은 강한 상호작용을 매개한다. 중력자라는 것도 있는데 이 입자는 중력을 매개하는 힘으로 아직 발견되지 않았다.
- 힉스 보손(Higgs Boson): 1964년 영국의 이론물리학자인 피터 힉스가 주장하고 2013년 실제로 발견된 입자로, 게이지 보존이 아닌 '스칼라 보존'이라는 다른 종류의 보존이다. 이 우주 전체에 가득 들어차 있다는 입자. 이 입자들과 관련된 힉스 매커니즘이 바로 우리들이 잘 알고 있는 질량과 관성을 만들어내는 것이다.