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유령 소립자에 생명을 불어넣다...

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작성자 그대에게쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 댓글 9건 조회 939회 작성일 13-03-19 20:01

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아래 힉스 보존 입자(Higgs boson particle)에 대한 설명은 부연으로 보시면 되겠습니다.

이 '힉스 보존 입자'에 대한 정의는 대박났다님의 불만(?)처럼
인터넷에 나와있는 풀이는 천편일률적이고 사전적인 해설뿐입니다.

그래서 간략하나마 론건맨에 힉스입자에 대한 설명이 빠지면 좀 서운하겠죠.

이 힉스 입자를 알려면 동시에 알아야할 용어가 있는데,
바로 '대칭성의 파괴'입니다.

이'대칭성의 파괴'는 좀 난해한 용어이므로
나중에 제가 나름 정리한 자료를 이용하여 올려보겠습니다.~ ^^

워낙 딱딱한 주제라 이미지들로 많이 사용하여 부드럽게 해봅니다.

각설하고,
빅뱅이론에 의하면 우주의 폭발 직후 우리들의 상상으로는
가늠조차 하기 어려운 초고온이었다고 합니다.
사진#01

그런 초고온의 우주가 점차로 식어가면서 '진공의 대칭성이 자발적'으로 파괴됩니다.
그리고 힉스보존입자가 그 진공을 가득채웠다는 가정이 전제됩니다.

힉스 보존 입자를 알기 위해서는 우선 다음처럼 이해를 하면 무난할 듯 합니다.

우리 주변에 존재하는 물체의 '질량'에 대한 정의는,
"물체에 임의의 힘을 가했을 때 그 물체의 속도가 증가하기 힘든 정도"입니다.

이를 달리 비유를 한다면,
"물체가 물속을 움직일 때 그 물체가 물속을 움직이기 힘든 정도"
라고 생각하면 될 것입니다.

이때,
물체는 '물속에서 움직이기 힘든 정도'라는 부하인, 즉 질량이 발생하고,
물의 성분은 물체에 주는부하인 질량이 발생하게끔 영향력을 행사합니다.

바로 이 물의 역할을 하는 것이,
소립자의 세계에서는 '힉스 보존 입자'라고 불리웁니다.

질량이 없이 쏘다니던 유령같은 소립자가 힉스 입자들과 반응하여
움직이기 힘든 정도, 즉 질량이 발생하게 된다는 이론입니다.

이렇듯 소립자에게 질량을 부여하는 이 입자는,
마치 무생물에 생명을 불어 넣는 것과 같은 효과를 가진다고 하여,
이른 바 "신의 입자"로 불리워지게 된 것입니다.
사진#02


결국 전 우주의 진공을 가득 채우고 있는 힉스장에서
힉스 보존 입자에 대해 반응하기 쉬운 입자들은 가속되기 힘들어서 질량이 크게 되고,
힉스입자와 반응을 잘하지 않는 소립자들은 가속되기가 쉽기 때문에 질량 또한 가벼워질 것이라는게
소립자 물리학 이론의 기저입니다.

이 소립자 물리학의 기본인 '표준 이론'이란 것은
바로 저 '힉스 입자'가 존재한다는 가정하에 만들어졌습니다.

'표준이론'은 우주의 기원과 우주가 어떻게 움직이는지를 설명하는 이론입니다.
이 이론이 없다면 만물이 도대체가 존재 할 수 없는 지경에 이르고 말죠.
사진#03


그러한 '표준이론'에서 힉스 보존 입자는 절대로 없어서는 안되는,
정신적 지주와 같은 매우, 아주, 너무나 중요한 입자였습니다.

소립자 물리학에 종사하는 전 세계의 과학자들이,
이 힉스 입자의 발견을 오매불망 고대하는 이유를 이제 아실 것입니다.

2012년에, 110GeV~140GeV에서 아주 높은 확률로의 힉스 보존 입자 발견 가능성을 발표하였습니다.

그리고 현재 시간 기준으로 ,
"드디어 발견 된 것 같다.(확실한 것은 아니지만)"라는 보도를 우리들은 접하고 있습니다.
물리학계가 축제(?) 분위기라고 해도 절대 과장된 표현이 아닙니다.

이번 힉스 보존 입자가 발견된(발견을 시사하는)
유럽입자물리소(CERN)내 설치된 LHC(Large Hardron Collider 거대 강입자충돌 가속기)
사진#04

LHC의 내부 중 ATLAS (입자검출기)의 전경
사진#05

CERN 지하에 설치된 초저온 마그네트 터널
사진#06

저 곳은 2003년 터미네이터 T-3가 침입한 곳이기도 합니다... ,ㅡ ㅡ
사진#07

사진#08

만약 힉스 보존 입자가 이번에 발견되지 않아도 다른 대체안이 있기는 있습니다.

힉스 입자는 다른 소립자와 충돌할 때 광자 2개를 방출하는데,
그러한 소립자가 힉스 보존 입자 말고도 더 존재를 한다고 합니다.

어쨋든,
여든이 넘은 피터 힉스가 세상을 달리하기 전에
노벨상을 받았으면 좋겠다는 개인적인 생각을 해 봅니다...
사진#09

소립자물리학을 처음부터 새로 정립해야 할지도 모르는 아주 절체절명의 순간에서
신의 선물인 신의 입자를 예견한 분이니까요...
사진#10

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댓글목록

날라리찐님의 댓글

날라리찐쪽지보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일

      설명 감사합니다~<br />저는 이런 거 쉽게 설명 못하겠던데...<br /><br />....<br /><br />그대에게님의 설명에 덧붙이자면,<br />물체에만 질량이 있는게 아니고 힘에도 질량이 있습니다. <br />통일장 이론에서 다루는 4개의 힘들도 입자로 설명이 되고요, 그래서 그 힘들도 질량이 있어요. 무게가 없는 입자는 빛, 즉 광자 뿐입니다. 그러니까, 태초에.. 빅뱅이 있었고, 빛이 사방으로 뻗어나가기 시작하죠. 온통 빛뿐이었는데, 그러다가 대칭성이 깨지면서 힉스 입자가 생겨나서 빛에게 질량을 주고 힉스입자는 사라집니다.<br />그래서 무게를 가지게 된 광자는 무거운 것은 가라앉고, 가벼운 것은 떠서, <br />어떤 것은 힘이 되고 더 무거운 것은 물체가 되고... 별이 되고, 바람이 되고, 물이 되고, 꽃이 되고..<br />...마치 창세기를 보는 것 같지 않나요?<br />그래서 힉스 입자에 대한 책이 나올 때에 처음에는 별명이 god damned particle이었어요.<br />규명하기 힘들다는 이유도 있었지만, 세상 만물을 창조한 창조주가 자리를 잃게 만드는 입자라는 뜻도 있었죠. 근데 편집자가 그걸 완곡하게 god's particle로 바꾸는 바람에 신의 입자라는 그럴싸한 별명을 가지게 되었습니다. 하지만, 이런 힉스 입자도 우주에 있는 물질의 4%뿐이 설명을 못해요.<br />나머지 암흑 물질, 암흑 에너지는 아직도 설명 불가.. 어쩌면 신은 거기에 있는지도 모르죠.<br /><br />아직도 힉스 입자는 우주 저 먼 곳에서 도망가고 있는 빛을 잡아서 물질을 만들고 있어요. <br />그러다가 빅뱅의 에너지가 다 소멸되면..  빅뱅 빳데리가 떨어지면 우주의 끝에 있는 빛도 사라지고 우주는 서로의 인력으로 줄어들다가 다시 한 곳에 모이겠죠.. 그래서 시간도 사라지고 공간도 사라지게 되는 날이 올 거예요. 좀 걱정이 되지만, 우리가 실제로 그런 순간을 맞이해도, 느끼지는 못할 거예요. 왜냐하면 시간과 공간마저 사라지기때문에 모든 물체는 다시 빛이 되어버립니다. 샤방 샤방한...<br /><br />아, 그리고 힉스 보손 입자라는 이름은 재미 물리학자인 이휘소 박사님이 제일 처음 사용했다고 하네요. <br />인기있었던 소설 무궁화 꽃이 피었습니다에 나오는 그 분..<br /><br />

겜블러님의 댓글

날라리찐쪽지보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일

      <p>날라리찐님?</p><p>시비나 태클성으로 말하는건 아닙니다^^....<br />오해를 불러일으킬 수 있는 내용이 포함되었기에......</p><p>좀 확대해석이 들어간것 같네요.....<br /><font color=#006bd4>어떤 것은 힘이 되고 더 무거운 것은 물체가 되고... 별이 되고, 바람이 되고, 물이 되고, 꽃이 되고..</font></p><p>힉스입자는 물질을 만들어내는 입자가 아니라....입자에 질량을 부여하는 역할을 하는 입자입니다....<br />그부분에 대해서 그대에게님이 적절하게 표현해주셨는데요....</p><p><font color=#006bd4>이를 </font><a onclick="window.open(this.href, '_blank', 'width=480,height=360,toolbars=no,scrollbars=yes'); return false;" href="http://www.sunjang.com/bbs/dic_view.php?id=dictionary&amp;no=405" target=_blank><u><font color=#006bd4>달</font></u></a><font color=#006bd4>리 비유를 한다면,<br />"물체가 물속을 움직일 때 그 물체가 물속을 움직이기 힘든 정도"<br />라고 생각하면 무난할 것입니다.</font></p><p>조금더 정확하게 표현한다면 힉스입자 자체가 질량을 부여하는것이 아니라....<br />힉스장에 의하여 다른 입자들이 질량을 갖게 됩니다....<br /><font color=#008e37>힉스장에 잘 반응하는 입자는 무겁고....잘 반응하지 않는 입자는 가볍게......</font></p><p>물리학의 공리인....<br />F = m a 를 염두에 두시고 힘에도 질량이 있다라고 하신듯 한데...<br />그것은 좀 무리라 생각합니다......</p><p>물론, 질량이 존재하여야만 힘이 발생하지만....힘을 발생시키는 근원은 가속도입니다.......<br /><br />힘이 질량을 가진것이 아니라...가속도에 의해 힘이 발생하는것이죠......<br />질량이 존재하더라도 가속도가 없으면....힘은 0 입니다.....<br /><font color=#008e37>발생하지 않은힘에.... 질량이 있다는건 조금 모순이죠......</font></p><p>F = m a 는 증명할 수 없는 공리입니다......<br />힘에 질량이 있다고 증명할 수 없습니다......</p><p>님에게 불편을 드리고자 댓글을 작성한것이 아니라......<br />힉스입자에 관해서 너무 신비주의적인 오해가 발생할 듯 해서 작성한것 뿐이니....<br />너그럽게 봐주시면 감사하겠습니다.....</p><p> </p><p> </p><p> </p>

날라리찐님의 댓글

날라리찐쪽지보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일

      예, 갬블러님,<br /><br />힉스 입자가 페르미온 12개와 보손 4개가 마구 뒤섞인 field에서 무게가 생성되는 과정에 관여한다는 것은 알고 있어요. 그래서 요 바로 아래 게시글의 댓글을 조심스럽게 쓴 적이 있고요..<br />제 얘기는 그렇게 질량이 생긴 입자들이 차츰 차츰 원자가 되고 분자가 되고 물질이 되는 것을 걍 띄엄띄엄 이야기한 건데, 제가 다시 봐도 제 이야기에 비약이 좀 심하네요.. 헤~<br /><br />그리고 힘에도 질량이 있다는 이야기는...<br />광자로 전달되는 전자기력은 무게가 0지만, 다른 힘들은 글루온이나 그래비톤으로 전달되고, 그런 입자들은 무게를 갖기때문에 힘도 무게가 있다고 생각했던건데, 다시 책을 보니까 광자만 무게가 0이 아니고, 글루온과 중력자도 무게가 0이네요? (에고고... 이게 무신 망신~~~)<br />약력을 전달하는 입자만 무게를 갖는군요..<br />암튼, 약력 전달 입자가 무게를 갖는다고 해도, 그건 전달하는 입자의 무게지 힘의 무게가 아니였군요.<br />제가 잘못 이해하고 있었네요.<br /><br />힘에는 무게가 없다는 것이 초보 물리와 상식적으로도 맞지만, <br />제가 기본입자 관련 책을 읽었을 때에는 힘에도 무게가 있다고 이해했고 그게 참 신기했거든요.<br />몇년동안 그렇게 알고 있었는데, 그게 어설픈 이해였다니..<br />겜블러 님이 바로 지적해주는군요. <br /><br />뭔가 좀 멋있고 아름답고 낭만적으로 물리학을 이야기하고 싶어서 오바한 건 죄송..<br />암튼 전체적인 내용을 이쁘게 봐주시면 땡큐 베리 감사~<br />

겜블러님의 댓글

날라리찐쪽지보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일

      [!--9892|1--] <p>기분상하지 않고 이해해주셔서 감사할 따름입니다......</p><p>신의입자라는 어원도.....님의 설명처럼.....<br />발견이 엿같이 무척 어렵다고 해서......god damned particle 이었는데.....신을 모독하는것이라해서<br />damned 가 빠지며.......신의 입자로 불리게 된것이죠........</p><p>신을 설명하는 입자도 아니고.....신을 대체하는 입자도 아닌것이죠........</p><p>그나저나....질량이라는넘도....<br />항상 우리생활에 같이 있는것이기에.....당연히 존재하는것이고...쉽게 생각할 수 있겠지만.....<br />시간이라는 개념 만큼.....이해하기 어려운넘으로 느껴집니다.......<br /></p>

그대에게님의 댓글

날라리찐쪽지보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일

      [!--9893|2--] <p>갬블러님과 날라리찐님의 대화를 보면서 참으론 오랜간만에<br />예전 론건맨에 걸맞는 토론 분위기를 보았습니다.<br />감사합니다~ ^^</p><p>겜블러님의 댓글, 두세 줄을 읽어내려가는 그 짧은 순간에도<br />'내 비유가 많이 이상한가'하는 긴장감(?)에 휩싸였었지요~</p><p>그리고 사전에 정중하게 양해를 구하는 겜블러님의 모습이나,<br />다소 오해 소지가 있는 부분의 표현을 바로 인정하는 날라리찐님의 쎈쓰가</p><p>참 보기가 좋고 오히려 녹록치 않음을 느끼게까지 합니다.<br />저도 두 분의 쎄련된 대화 내용을 본받아 몸에 배도록 좀 더 익혀야할 것 같습니다.<br /></p><p><b><font color=#6173e8 size=4 face=돋움>'그대에게'가 이 댓글들을 좋아합니다.</font></b><br /></p>

천호님의 댓글

날라리찐쪽지보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일

      <p>다소 어려운 말인데, 그나마 편하게 해석을 해주셔서 잘 읽었습니다.</p><p>빛 이외에 모든건 무게가 있다는게 신기하네요..</p>

그대에게님의 댓글

날라리찐쪽지보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일

      <p>질량과 시간이란 용어가 나온 김에 한마디 덧 붙이자면요~ ^^</p><p>지금까지는,<br /><br />어쩌면 현재 이 순간에도, </p><p>우리들의 사고 속에는<br />'시간이 물질에 영향을 끼친다'는 생각이 거의 지배적이겠습니다. </p><p>가장 우리 피부에 밀접하게 와닿는 예로 <br />시간이 갈수록 자신과 주변이 변한다는 것이지요.</p><p>한때 아이로 자라던 나란 존재가 세월이 지나면서<br />이젠 내 아이들이 자라나는 모습을 보게 되거나, <br />숲속의 휘튼 치드 맑은 내음에, 보기에도 좋았던 산야는<br /><br />세월이란게 흐른 후 <br />휘튼 치드 대신 내 집을 산 후 새 집 냄새에 익숙해지고 <br />산야에 온갖 건물들이 나무들 대신 빽빽하게 들어섰을 때, <br />많은 시간이 흘러갔음을 나중에야 우리들은 실감을 합니다.</p><p>그런데 어느 백발 할아버지의 이론은 <br />오히려 '물질이 시간에 영향을 미친다'는 <br />우리들의 상식을 벗어난, 가히 혁명적인 사고를 하게끔 강요(?)하고 있습니다.</p><p>나란 존재는 오늘도 시간에 의해서 몇 개인지 모를 아까운 세포들을 잃어버렸는데 말입니다 ㅎㅎ </p><p>하여튼, <br />질량을 가진 물질이란 것이 <br />공간 왜곡은 물론이고<br />시간까지 지맘대로 늘였다 줄였다하는가 하면 <br />빛 마저도 활처럼 휘어버렸습니다. </p><p>시간과 공간을 묶어서 시공간으로 만들고 서로 떨어질 수 없는 불가분의 관계로 만들었습니다. </p><p>공간을 표현할 때 거기에 존재한다고 말하듯이 <br />시간 역시 흐르는 것이 아니라 항상 거기에 존재하는 것이라는 표현을 하게 될지도 모릅니다. </p><p><b>'시간은 항상 거기에 존재하는 것...</b>' </p><p>그렇다면, 시간이 흐른다는 개념하에 만들어진 과거, 현재, 미래는, <br />시간의 방향성에 의해 구분되는 것이 아니라 <br />하나의 공간처럼 뭉뚱그려진 의미로 생각해야 하지 않을까요? </p><p>이제 시간은 공간과 뗄래야 뗄 수 없는 차원이 되었으니까요. <br /><br />공간의 이동이 자유롭다고 표현하듯이 <br />시공(간)으로 묶여진 시간도 어쩌면 자유로워질 수 있는 건 아닐까요...<br /><br />시간 역시 흐르는 것이 아니고 공간처럼 항상 거기에 존재하는 것,<br />그래서 과거도, 미래도 현재와 함께 늘 거기에 있어서 공간과 함께 하며 함께 왜곡되는. </p><p>ΛCDM 모델을 기준하면 우주의 나이는 약138억년 전에 0살인데 <br />우주배경복사로 관측된 138억년 전 태초의 빛을 <br />아이러니컬하게도 우리들은 현재의 공간에서 보고 있지 않습니까? </p><p>그래서 나름대로 생각해 본 시간이란 것은, <br />공간의 이동이나 왜곡에서 나타나는 변화고,</p><p>그것이 인간의 의식에 의해서 과거와 미래로 구분될 뿐,<br />그 '과거'와 '미래'라는 것은 지금 이순간도 '현재'와 함께 하고 있는 건 아닌가라는 생각을 해봅니다.</p><p>어쨋든 시간의 방향성은,<br />앞으로도 계속 과학자들을 괴롭히는 현대판 미스테리인 것 같습니다.</p><p> </p>

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