[과학] 힉스 입자와 표준모형

[도마뱀~꼬리]

최신 현대 물리에서 자주 등장하는 표준모형과 힉스 입자. 루리웹 여러분은 한번씩은 들어 보셨죠?

근대 이게 무슨 개념인지 잘 설명한 내용은 없는 거 같아서 제가 한번 설명해 보려구요.

최대한 단순하게~

일단 대칭성이라는 것이 있습니다. 어떤 것을 기준으로 같은 모습을 보이는게 대칭성이잖아요? 가운데 선이든, 거울 표면이든.

물리에서는 게이지 대칭성이라는 것이 있는데요, 이건

이런 내용입니다. 좀 직관적으로 이해하기 쉽게는, 위치에너지가 높은 에베레스트 산 꼭대기랑 지하 깊숙한 곳에서 물리 법칙은 똑같다는 거죠.

이런 내용으로  전개 하다 보면 표준모형의 수학적 계산들이 나옵니다. 대충 에너지와 퍼텐셜이라는 개념들을 전개하면 됩니다.

그리고 양자장 이론이라는게 있는데, 전자기장이라고 들어 보셨죠? 자석을 가운데 두면 자석 주위로 장판이 깔리듯 자기장이 형성되는게 눈에 보이잖아요?

그런 현상에서 실재로 힘을 전달하는 것이 '양자', 어떤 덩어리라고 가정하는 게 양자장 이론입니다. 

대표적으로 빛(전자기파)은 전자기력을 전달하는 양자죠.

표준 모형을 만들다 보면 이런 '양자'들이 몇가지 더 예측 되고 실험에서도 관측이 됩니다.

표에서 맨 오른쪽에 있는 글루온과 그 밑의 3가지가 힘을 전달하는 '양자'에요. 이런 애들을 보존이라고 부릅니다.  

각각, 글루온은 강력을, 밑의 포톤은 전자기력을, 밑의 W,Z 보존은 약력을 전달하는 애들이에요.

강력은 핵, 그러니까 양성자 중성자안에서 서로 붙잡고 있도록 만들어 주는 힘입니다. 쿼크가 결합하는데 필요해요.

전자기력, 포톤은 지금 모니터에서도 나오고 있어요.

약력은 베타붕괴, 양성자 -> 중성자 + 전자 + 중성미자 로 변하는데 이때 에너지를 매개하는 '양자'들이 W, Z 보존입니다.

일반적인 상태에서 이런 물질들을 발견하기란 쉽지 않습니다. 빛은 흔하지만요. 그래서 고안 된 것이 고에너지 상태에서 실험하는 방법이죠. 입자가속기를 이용해서요.

마치, 바다속 깊은 곳에서 일어나는 보기 힘든 일들을 바다 표면까지 끌고 올라오는 것과 같은 의미에요.

그런데, 문제가 생겼습니다. 이런 표준모형의 출발점이 되는 게이지 대칭성으로는 각 물질들의 질량이 설명이 안되는 겁니다.

이때, 일본 과학자인 난부 요이치로가 한가지 제안을 합니다. '자발적 대칭성 깨짐'이라는 개념을요. 대칭성이 있었는데, 깨졌다~이런겁니다.

이런 일련의 논의를 거치고 제안된 것이 힉스 장이고, 이 힉스 장을 매개하는 입자가 힉스입자입니다. (힉스는 사람 이름입니다.)

위에 게이지 대칭성이라는 것이 어떤 에너지 상태에서도 같은 현상을 보인다는 것이었죠? 그런데 그런 대칭성이 깨졌다는건, 어느 부위에서는 깨진 대칭성을 확인 할 수 있을 거라는 생각을 하게 됩니다.

지금 우리 주변은 에너지 수준이 낮아서 대칭성이 깨졌지만, 높은 에너지 준위에서는 확인 할 수 있다는 거죠. 그리고 2013년에 확인을 했습니다.

이 힉스입자는 대칭성이 깨지면서 어딘가로 사라져야 했습니다.

에너지로 바뀌던지, 결합하던지. 에너지 보존 법칙에 따라 존재해야 하는 건 사실이니까요. 그런데 에너지로 바뀌는 건, 양자역학에서 '양자'가 되는거죠. 위에 있는 4개의 매개 입자로 바뀌고 남은 양은 어딘가로 가야해요. 그래서 다른 물질들과 결합해서 질량을 부여 했다, 라는게 힉스입자에 대한 설명입니다.

물론 여기에는 어마어마한 수학이 깔려있어요.

시간이 된다면 끈이론에 대해서도 한번 다뤄 보겠습니다.

[구명랑]

와~ 알기 쉬운 설명 고맙습니다. ^^ (그렇다고 알았다는 건 아닙니다.)

[도마뱀~꼬리]

ㅠㅠ 더 쉽게 쓰도록 해볼께요. 아직 내공이 부족하네요

[루리웹-1331913653]

이건 물리1을 배워도 1/3 정도 이해함

[aramise]

일반인 레벨에서 말씀드리면
여기 까지만 도마뱀~꼬리님이 설명하셔도...

포기 입니다. ^ㅠ^

[도마뱀~꼬리]

^^

[sickangel]

설명하겠다고는 했지만, 쉽게설명하겠다는 말은 안했다... 뭐 이런 느낌입니다....

[도마뱀~꼬리]

늬에에에에!? 이정도면 쉽다고 생각했는데... 흠.... ㅎㅎ.....흠.......

[sickangel]

제가 문과고 사회과학을 전공했으며 대표적인 수포자이지만 개인적인 흥미로 물리학 관련 내용은 재미있게 보고 있습니다. 오늘 글도 힉스입자를 쉽게 설명하기위해 쓰신것 같아 많이 기대했는데 묘하게 이해가 되는거 같으면서도 이해가 안되네요.
쓸데 없는 오지랖일 수도 있으나 쓰신분이 무언가를 쉽게 설명하는데 익숙하지 않으신듯 합니다.

제가 막히는 부분은 이렇습니다.

일단

"최대한 단순하게~ 일단 대칭성이라는 것이 있습니다. 어떤 것을 기준으로 같은 모습을 보이는게 대칭성이잖아요? 가운데 선이든, 거울 표면이든. 물리에서는 게이지 대칭성이라는 것이 있는데요, 이건"

여기까지는 좋습니다. 대칭성에 이라는 개념을 상식수준의 단어를 이용해서 설명해 주신것은 좋습니다. 그리고 물리로 넘어가 게이지 대칭성이라는게 있다라는 것도 좋습니다. 그러면 읽는 사람은 자 그럼 이제 게이지 대칭성이 뭔지 나오겠지? 라고 기대하고 밑을 보겠죠.

그랬더니 붉고 큰 글씨로 "서로다른 에너지에서 물리법칙이 같다" 라고 써 있는데요. 이게 게이지 대칭성이라는 거죠? 명확하게
'그럼 게이지 대칭성은 뭐냐하면, ~~한 겁니다' 라고 설명을 한줄 써주시면 더 좋았을 것 같고, 더 좋은건 앞서 예로 드신 거울 같은 상식수준의 개념을 다시 가져오셔서 '거울과 내가 거리가 가깝든 멀든 똑같은 모습이 비치죠? 그거랑 비슷한 개념입니다.' 라는 식으로 해주셨으면 더 쉽게 이해가 되었을 듯 합니다.

게다가 "서로다른 에너지 준위에서 물리법칙이 같다"는 말은 사실상 문법적으로 어색한 표현이라 이해를 더 어렵게 하고 있습니다.

"서로 다른 에너지에서'도' 물리법칙'은' 같다" 라거나
"서로 다른 에너지 준위에서라도 물리법칙은 동일하게 적용 된다" 라는 등, 표현이 명확해야 하는데 현재 쓰신 표현은 아리송합니다.

서로 다른 에너지 준위에서도 물리법칙은 동일하게 적용된다는 의미인지, 서로 다른 에너지 준위에서 적용되는 물리법칙 중에 동일한게 있다는 것인지, 서로 다른 에너지 준위에서라도 동일하게 적용되는 물리법칙이 있다는 것인지 의미가 팍 하고 와닿지 않아요. ㅠㅠ

게다가 그 물리법칙에 게이지 대칭성이라는 것을 말하는 것인지, 어떤 법칙을 말하는 것인지도 불명확하구요.

뭐 그거까진 어떻게 이해했다고 치고 그림을 보면, 우측에는
"높은 에너지 - 빅뱅, 태양, 초신성, 입자가속기" 라고 되어있습니다. 언뜻 봐서는 쉽게 이해가 안되지만 각 단어에 에너지를 붙여보니까 이해가 됩니다. 빅뱅 에너지, 태양에너지, 초신성의 에너지, 입자가속기의 에너지...

아하 높은 에너지를 가지는 물체 혹은 현상이라는 뜻이구나 하고 왼쪽을 보면
"낮은 에너지 - 일상" 이렇게 되어 있어요. 일상에너지? 일상 에너지? 무슨 뜻이지? 일상에서 보는 에너지 원이라는 것인가? 아님 일상적인 에너지라는 것인가? 또 묘하게 이해가 안가기 시작합니다.

그러고 나니 밑으로 내려가도 점점더 이해가 안가기 시작합니다. 특히
"좀 직관적으로 이해하기 쉽게는, 위치에너지가 높은 에베레스트 산 꼭대기랑 지하 깊숙한 곳에서 물리 법칙은 똑같다는 거죠."

이부분에서 문장이 또 좀 어색합니다. "위치에너지가 높은 에베레스트 산 꼭대기든 지하 깊숙한 곳에서든 물리법칙은 똑같이 적용된다는 거죠" 저는 이렇게 이해 했는데 맞는 건가요?

거기에 갑자기 이렇게 '전개'를 한다고 하시는데 뭘 갑자기 전개하는지도 잘 이해가 안가고, 더 나가서 대충 에너지와 퍼텐셜이라고 하는데 이건 또 무슨 개념인지 갑툭튀를 하고....

[鐵犬無蹟]

쉽게 풀어쓰려고 써놓으신 걸 문법에 맞게 고치려고 하시다보니 보기엔 같은 문장(문법상 맞지않더라도)을 살짝 바꿔 써놓으니까 좀 헷갈려요

응? 그 말이 이 말 아닌가? 응? 다시 읽고, 다시 읽고 해보면 같은 말인데? 라는 생각이 ㅎㅎㅎ
물론 저는 어느 것도 전공하지 않았습니다. 그래서 헷갈리네요 ㅎㅎ

제가 이해하기로는
지구(저에너지)에서의 물리 법칙과 태양(고에너지)에서의 물리 법칙은 같은 줄 알았는데 에너지가 차이나더라.
그 차이나는 에너지가 힉스 입자이다.

맞나요? ㅎㅎ

[허름한맨-17589624]

공과 이과는 한글 자체를 거의 쓰지 못하고 수식과 용어밖에 없어요.

너무 무리한 부탁 같은데

[sickangel]

전반적으로 뭔가 쉽게 설명하시려고 애쓰신거 같은데 너무 설명이 본인 위주신거 같아요.

설명하시는 분이 쉽게 빠지는 오류가 "나는 일상적으로 흔히 쓰는 단어니 읽는 사람도 쉽게 이해 하겠지?" 라는 점입니다.

그런 면에서 이런저런 개념이 갑자기 튀어 나오는 설명글은 앞서 제기한 개념도 해결이 안된 상태에서 뒤에 새로운 개념이 등장하고 잘 이해가 안되는 상황이 반복되면서 이해하기 어려운 글이 되어버립니다.

이런 부분을 조금만 더 신경 쓰시고 설명해 주시면 보다 쉬운 글이 될것 같습니다.

쓸데없는 오지랖에 기분이 나쁘셨다면 사과드리겠습니다.

다만 더 좋은 글이 될수 있는데 이렇게 묻힐까봐 한번 말씀드려 봅니다.

[도마뱀~꼬리]

오오~ 감사드려요 ^^ 시간이 되면 수정해 보겠습니다!!

[노남상]

여러분은 넷상에서의 좋은 피드백과 그에 대한 수용을 보고 있습니다.

[세기말의쎄자]

커뮤니티의 순기능 단 주소가 잘못된것같지만

[choenma]

훈훈하당

[ㅤ ㅤㅤㅤㅤ]

저것도 최대한 쉽게 설명한거 같은데 저기서 더 쉽게 말할수잇으면
여기서 글을 왜쓰냐 교수하고 말지 태클도참 거지같이 거네

[타나르토스]

좋은 댓글에 좋은 피드백에 똥댓글이 묻었넹

[11월 13일]

좋은 글 감사합니다. 표준모형 표준 모형 하길래 뭔지 했더니 저런거였군요.

[동양아트홀]

쉽던 어렵던 좋은 설명

[탕탕탕탕김재규]

와 진자 어렵다 ㄷㄷ

[INutCrackerI]

그러니까 저에너지 상태에서는 힉스입자라는게 있는지 알수가없고..
이상태에서는 위의기본입자 12가지의 질량을 설명할수가없다...

결국 고에너지 상태에서 뭔가가 더있기을거라는거고 그게 힉스입자라는거죠?

그 실험을하는게 CERN에서 한실험이고요? 고에너지상태에서는 힉스입자가 있지만 우리가 지금 사는 세상(저에너지)에서는 힉스입자가 12가지기본입자에 질량을 어떤식으로든 부여해주고 사라진다는 말인건가요?

[악튜러스]

어째서 힉스 입자가 에너지를 질량으로 전환하는지는 아직도 모르죠. 단지 에너지가 질량으로 전환될때 힉스 입자가 나타났다가 2개의 광자로 전환된다는 사실이 실험 결과로 나타났고, 에너지와 물질은 사실상 같다라는게 현실에서 증명되었다는 겁니다. 표준모형의 오차 변수를 힉스입자로 상정했고, 그 힉스 입자가 실존했다! 라는 것은 증명되었지만 어째서 이런 현상이 벌어지는지는 물리학자들이 자기 머리 쪼개가면서 쌈박질하고 있습니다.

[란데님]

사람들이 잘 언급하지 않은 물리적 추론?이 있는데
과학자들은 높은 에너지일 때 대칭성이 회복(더 많은 대칭성을 갖음)한다고 생각합니다.
힉스 입자가 가진 대칭성이 깨지면서 여분의 에너지를 다른 입자들에게 주게 되는거죠.

에너지와 질량의 상관관계는 아인슈타인의 E=mc^2로 대략적인 양을 비교할 수 있습니다.
(물론 이론적으로 들어가면 액션과 운동방정식을 분석해야 정확하게 질량항을 찾을 수 있습니다.)

[Routebreaker]

죄송한데 한글로좀 써주시겠어요?

[악튜러스]

그걸 쉽게 설명하기 위해서 현대 물리학자들이 머리를 쪼개가면서 연구하고 실험하는겁니다만... 아직 쉽게 설명할 수 있는 사람이 없음.

[wien]

그냥 에너지가 높아졌을때 질량이 좀 줄었는데 기존 입자량은 그대로니까 우리가 모르지만 질량에 관여하는 뭔가가 있구나! 아니에요?
까지가 현재란거죠?

[악튜러스]

준위가 높고 낮음에 상관없이 질량은 변화가 없는데 표준모형으로 전환 값을 넣으면 틀린 결과가 나왔습니다. 그 오차가 생기는 이유가 힉스라는 학자가 우리가 아직 모르는 입자가 있을 것이다라고 예측했고, 그게 힉스 입자이며 실존한다는 것이 증명된겁니다. 이 힉스 입자가 질량으로 전환시켜주는 매개체라는 것이죠.

[악튜러스]

아, 질량이 변화가 없다는게 에너지 = 질량이라는 점을 인지해주세요. 양자역학에서는 물질은 에너지고 에너지는 물질이라서... 여하튼 법칙에 따르면 총합은 같아야하는데 이게 오차가 생각외로 크게 생겨서 이는 분명 뭔가 있다! 가 힉스 입자의 시작이라 보시면 됩니다.

[Faust파우스트]

윗 분 설명에 좀 더 이해를 돕고자 설명을 더하면,
에너지 = 질량이라는 의미가 많은 분들이 알고 계실 공식, 상대성 이론의 E = mc^2 입니다.
E(에너지) = m(질량) * c(광속)^2
많은 분들이 아시다시피 광속은 상수로써 초속 30만km로 동일합니다.
따라서 에너지가 증가했다는 말은 질량이 증가한다는 말과 동일한 의미로 사용되는 것입니다.
m이 2배로 증가하면 E도 2배로 증가하게 되고
m이 1/2로 감소하면 E도 1/2로 감소하게 되는 것이죠

[허리케인 N드류]

그냥 발닦고 딸한번치고 잠들이나 자라

[슬렛지]

그래서 미노프스키 입자가 발견됐다는거죠?

[Odentant]

루리웹에서 공부를 한다는 건? 웹마스터의 부라리가 작다는 말과 비슷하죠.

[재룡카이]

?

[wien]

후 나만 이해 못하는게 아니었어.

[동해sea2548]

항공우주공학이 전공인 나도 뭔소리인가 했음... 혹시 다른쪽 계통인가 했네..

[루리웹- 24601]

뭐야 이 훈훈한 글과 댓글들은..

[wien]

반대하시나요?

[악튜러스]

입자는 질량을 지니는 페르미온과 질량이 없는 보손으로 나뉘니까 힉스는 보손이 정확하긴 하죠. 근데 왠지 입에 붙는건 입자란 말이죠...;;

[눈팅_]

힉스입자라고 하면 안되긴 ㅋㅋㅋ
그럼 광자도 포톤만 맞겠네요..

[악튜러스]

광자는 포톤의 번역이라고 봐야하지 않을까요? 솔직히 말해서 맞는 번역도 아니지만... 솔직히 말해서 입자이자 파동이라는걸 어떻게 한단어로 줄여서 말해야할지도 모르겠음.

[도마뱀~꼬리]

사실 particle과 quantum 의 차이가 있겠지만, 요즘은 두개의 개념이 거의 같죠 ^^ 크게 문제가 될것 같지는 않아요. 보존이라는 건 종류를 말하는 거지 본질 자체를 말하는 건 아니니까요.

[강남존]

잘 보고 갑니다

[도마뱀~꼬리]

감사합니다

[코오리]

왜 비추버튼은 업냐

[도마뱀~꼬리]

ㅠㅜ

[루리웹-413517676]

제가 잘 이해한건지 모르겠는데
어떤 특성 성분(입자 혹은 그 무언가?)이 어떠한 환경에서도 어떤 조건을 주었을때 같은 결과를 준다는 건가요?

[악튜러스]

그럴거라 예측은 했는데 아니라서 나온게 양자역학입니다.

[부정선거매국종북친일닭일베]

이게 멍개소리냐

[모리아티]

이러다가 R웹에 과학 기술 게시판도 생기겠네. (ㅇㅅㅇ)

[도마뱀~꼬리]

?? 여기 과게 아닌가요?? ^^

[칸다군]

힉스라는게 제가 알기로는
질량이 존재하지 않아야되는 존재가 질량을 갖는걸로 측정되서
힉스입자가 질량을 부여하는 역활이라고 알고있는데 다른건가요.

솔찍히 어려움... 다큐멘터리에선 20분짜리 3부작은 만들어야되는 주제일텐디...

[도마뱀~꼬리]

그럼 3부작으로...

[IdleTalk]

사회과학 전공자입니다. 자연과학자들의 연구수행 과정에 대한 사회과학적인 연구(STS)를 학위논문의 주요 구성부분으로 구상하고 준비 중에 있습니다.

본문에서 대칭성과 양자에 대해 설명하시고 나서, "대칭성이 있었는데, 깨졌다~ 이런겁니다"라는 부분에서 갑자기 갑자기 힉스 장과 힉스 입자에 대한 언급이 나왔는데, "논의를 거쳐서" 등장했다는 설명만으로는 힉스 장과 힉스 입자가 무엇이며 어떠한 논리로 등장했는지가 이해가 안 되었습니다.

일단은 '고에너지 상태에 있던 힉스입자가 저에너지 상태에서는 사라졌다. 아마도 사라진 입자는 질량을 부여하는 역할을 했을 것이다.'라는 마지막 부분 설명을,
E=mc^2라는 유명한 수식(즉 질량이 에너지로 변하는 핵분열 및 핵융합 발전의 원리??)의 반대방향의 설명이라고 이해하면 대충 맞게 이해한 것일까요?

조금 더 설명을 들을 수 있다면 감사하겠습니다.

[도마뱀~꼬리]

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Higgs_boson
여기서 히스토리 부분에 보시면 어떤 논의를 거쳤는지 아실 수 있어요. 학계에 발표된 논문들과 포럼에서 의견을 주고 받으면서 발전한 거구요, 초전도체에서의 대칭성 깨짐(실온에서 일어나지 않는 초저온 상태에서의 초전도 현상)을 확인하고 일본 과학자가 그 반대급부인 초고에너지 상태와 실온에서의 대칭성 깨짐을 제안하고, 그 제안을 힉스라는 사람이 받아드리고 힉스장과 힉스 입자를 예견한거에요. 음... 그건 시간이 나면 글을 하나 더 써볼게요 ^^
그리고 E=mc^2 과 연관이 있냐고 하셨는데 거의 맞는 것 같아요.(같다고 하는 이유는 이 표준모형 자체도 진리가 아닌 이론이고 만들어 가는 과정이기 때문에 수정될 수도 있기 때문에 그렇습니다. ) 힉스 입자가 다른 물질들과 상호 작용하고 에너지를 주고 사라진 개념이 될테니까요. 이 과정이 대칭성을 가진 경우에는 우리 일상과 같은 저에너지 구간에서도 일어나서 질량이 힉스로 바뀌고 왔다갔다 해야하는데 그렇지 않다, 이런 느낌이 되겠네요. ^^

요약하자면, 자발적대칭성 깨짐은 초전도체에서 일어나는 대칭성깨짐에서 아이디어를 얻었다, 물체에 질량을 부여하는 힉스장, 힉스입자의 개념은 E=mc^2 의 개념과 거의 같다.가 될것 같네요 ^^

[IdleTalk]

답변 감사합니다. 조금만 더 물어볼게요.
고에너지 상태에서 존재하는 힉스 입자(장?)의 에너지량과, 저에너지 상태에서 새로 나타난 질량의 크기 비교를 해야, E=mc^2이 여전히 성립하는지를 검증할텐데, 벌써 거기까지 실험(측정)이 되어 있는 상태인가요? 아니면 기술 문제로 거기까지 실험하지는 못하는 상태인가요?

[Hansol2 아빠]

역시 동양 사상이 과학을 앞지르는군

음양 오행의 상관관계를 실험을 통해 증명해서 설명하고 있군....

[도마뱀~꼬리]

첫 힛겔 감사합니다. 즐겁네요 ^^ 여러분 물리 어렵지 않아요~

[다그런거지머]

아; 나만 읽다가 못알아 먹은게 아니었구나;;;

[전장의유대감]

공돌이가 또...

[흰소리]

엔지니어랑 물리학자는 다른뎅..

[햇살 따스한]

잘 읽고 있다가 힉스입자 부분에서 이해가 안됨. 너무 많은 내용을 생략하고 급하게 결론내리셨네요.

[도마뱀~꼬리]

음.... 한번 시간내서 풀어서 써볼께요~

[쁘띠띠아쁠]

저도 좀 기대하고 봤습니다. ㅎㅎ

코딩하던 반공돌반문돌이라 힉스입자 기대하고 봤는데 쿼크가 뭔지도 잘 몰라서...

그래도 성의있는 글이라서 잘 읽었습니다. 관심있게 보다 보면 그래도 물리의 맛이라도 좀 느끼겠지요 ㅎㅎ

[공허의 배두나]

메트로 스타일 아이콘이네요

[IAMGAME]

간단히 설명하겠다는 부분부터 이 게시글은 안드로메다로 가기 시작한듯. 먼 소리여 이게?

[루리웹-1098330206]

과학 게시판에 어울리는 글과 댓글입니다. 추천 드려요.

[l시스l]

주제자체가 간단히 설명할수 없고 대다수는 이해하기 힘든.주제이기때문에 이해못한다고해서 이상할거없습니다 ㅎㅎ 물리전공 지식이 있어야하는 주제죠. 그리거 힉스는 설명할려면 최소 책한권 분량은 나올텐데...ㄷㄷ

[플빠겸엑빠겸PC충]

진짜 이걸 간단히 설명하려면 책 한권은 써야할겁니다;; 이렇게라도 설명할 수 있는 작성자분이 대단한거임 ㄷㄷ

[hammer]

갑자기 든 생각이... (에너지+질량)을 하나의 새로운 개념(예로 ABC)으로 이해한다면..
훨씬 설명이 쉬울 것 같습니다.
ABC는 항상 같으니 (에너지+질량)은 항상 같은데,
1. 에너지(광자,자기장,전기장,인력,척력)의 활동량(존재감?)이 증가할 때는 질량의 비중이 극도로 줄고.
2. 에너지의 활동량이 작을 때는 질량(기체,액체,고체)의 비중이 극도로 커진다.
문제는 사람은 에너지 영역은 인지하기 어렵고, 질량의 영역은 쉽게 인지 가능하다..

내가 제대로 이해하고 말하고 있는건가??

[카루가조아]

좋은 정보 감사합니다^^

하지만 이해는 못했습니다. 제가 못배우고 멍청해서 입니다. 의자에 앉혀놓고 고문해도 이해못할거 같습니다 ㅠㅠ

[저녁뭐먹지]

이거 이해 못했다고 해서 좌절하지 마세요;;; 원래 어려운 개념이고 사전지식 없으면 더더욱 어렵습니다.
그리고 작성자분께서 중간 설명 다 짜르고 용어들만 나열해놔서 뭔 소린지 알기 어렵게 되어있네요

관심 있으신 분은 힉스입자보다는 '표준모형'이라는 개념부터 먼저 알아보시는게 좋을 거 같습니다.
입자와 장의 차이를 먼저 알아야해요

[죄수번호-99859281]

문과생이라 제대로 이해하기 어렵네요.
이해한 내용이 맞는지 모르겠어요.

1. 표준모형에서는 낮은 에너지의 상태에서나 높은 에너지의 상태에서도
'게이지 보손(글루온, 광자, W, Z)은 질량을 가지지 않는다'라고 말한다.
따라서 낮은 에너지나 높은 에너지에서 보손이 질량을 가지지 않는다는 상태가 대칭되므로, 이를 '게이지 대칭성'이라 부른다.

2. 그런데 절대영도 이하의 온도(바닥 상태)에서 '게이지 보손'이 질량을 가진다.
높은 에너지상태에서는 게이지 보손이 질량을 가지지 않는데,
낮은 에너지상태(바닥상태)에서는 게이지 보손이 질량을 가지므로
'게이지 대칭성이 깨졌다'라고 말할 수 있다.

3. 깨진상태에서 보손이 질량을 가지는 현상을 설명하기 위해 '힉스 보손'이 등장한다.
'힉스 보손'은 다른 페르미온(쿼크, 렙톤)이나 게이지 보손(글루온, 포톤, w, z)에 질량을 부여하는 스칼라 보손의 하나이다.
낮은 에너지(바닥상태)에서 '힉스 보손'은 '게이지 보손'에 질량을 부여하였으므로 발견할 수 없다.
그러나 바닥상태가 아닌 상태에서는 '힉스 보손'이 따로 존재한다고 가정할 수 있으므로 발견할 가능성이 있다.
이런 이론에 근거하여 2013년에 바닥상태가 아닌 상태에서 힉스입자를 발견하였다.

[죄수번호-99859281]

1,2,3세대 쿼크가 각각 스핀(운동량)과 전하량이 같고 질량만 다른데
'힉스 보손'이 3세대 쿼크에 더 많은 질량을 부여했다고 말할 수 있는건가요?

[Gradient]

1,2,3 세대 쿼크는 전하량 질량 스핀 외에도 하이퍼챠지 아이소스핀 등 다른 게이지그룹이 있어 그런것도 확인을 해봐야 됩니다. 즉 대칭군이 달라서 해당 쿼크의 질랑은 달라집니다. 힉스 메커니즘은 이런 같은 게이지 그룹 안의 입자들이 질량이 다르게 관측되니 그차이를 설명하려고 나온 이론이구요.

[Gradient]

1. 게이지대칭에따라 질량이 결정되나 같은 게이지 대칭성을 가진 입자는 이론적으로 같은 질량이어야한다. 하지만 실험결과는 미묘하게 다른 질량을 갖어 어시메트릭하다. 이를 해결하기위해 힉스 메커니즘이 야ㅡㅇ된다.

2. 절대영도 아래의 온도는 정의되지않고 그저 힉스라는 입자가 가지는 위치에너지가 낮아지면서 바닥상태의 U(1) 대칭성이 깨지면서 질량을 부여한다. 이를 spontaneous symmetry breaking이라 부른다.

[낙관론자]

준위? 전개? 강력?
.......
다시는 과학게시판에 오지 말아야겠다...

[총알받이]

이거 엘리건트 유니버스에서 다 읽었던 내용인데 다시보니까 또 새롭네요...
와 역시 물리학은 항상 새로워 .... 봤던 것도 처음 본 거 같애

[shirobana]

양자 개념부터 다시 잡고 오셔야 겠는데요.
글 서두부터 사용한 양자는 모두 입자로 바꿔야합니다.
양자라는 개념은 양자역학 태동기엔 에너지나 물리량이 양(quantity-quantum)의단위로 사용된다는 것을 의미했지만
그 시기가 조금 지난 20세기 중반 때부터는 순수하게 물리적 대상에 관련된 수학적 표상인 연산자 곱연산에 대해 교환법칙이 성립하지 않는다는 의미입니다.
양자장이론은 일반적인 양자역학의 연산자와 대상 모두의 형식을 교환법칙이 성립하지 않는 장(field) 연산자로 바꾼거구요.
힉스보존이 대칭성을 깬다는건 수학적으로 질량이 얻어지는 과정을 기술 중 특정 파장의 것이 계산 결과 상에 나온단 거예요.
이런 물리학에서 나타나는 힉스보존이나 다른 입자들의 개념은 일반인이 생각하는 입자 개념이랑은 전혀 다릅니다. 이렇게 설명하시면 안되죠.

[Gradient]

연산자요? 양자장 이론은 포지션 벡터 x와 모멘텀 p를 푸리에 전개해서 크리에이션, 어나힐레이션 장으로 전개한 이론이지 연산자 자체는 안건드리는데요.

[shirobana]

님이 말한게 장 연산자로 바꾼겁니다. 양자역학에서 통상적으로 대상의 상태를 표상representation하는 '연산자가 아닌 파동함수'를 '연산자*vaccuum state'로 바꾸고 여타의 통상적인 양자역학 연산자들도 그에 맞게끔 (=직교성 등이 성립하게끔) 장 연산자로 representation을 새로 한거죠. 님이 한 말이 제가 한 말인데, 생성-소멸 연산자가 제가 말한 '바꾼 연산자'라는 생각은 못하신건가요.

[Gradient]

한국어라 굉장히 헷갈립니다. 즉 operator를 연산자라고 쓰신건가요?

[도마뱀~꼬리]

제가 아직 많이 부족하네요. 피드백과 지적들 감사해요. 차근차근 풀어나가보면 좋겠습니다. 시간 날때마다 조금씩 풀어나가볼께요. 지속적인 관심과 의견 부탁드려요~

[루리웹-116171049]

일단 선의에서 비롯된 글쓴이의 노력에 박수와 격려를 보냅니다.

아무래도 비전공자(혹은 학부생)이 쓴 글 같아 그냥 지나치려 했지만, 양자와 양자장론을 설명하신 부분은 너무 틀렸네요. 그리하여 바로 잡자면 shirobana님이 하신 말씀이 맞지만서도 그렇게 설명하면 또 쉽게 설명하는 건 아니죠. 대략적으로 양자의 개념은 미시세계 입자의 상태와 관측을 위해 잘 고쳐진 이론, 양자장론은 단일입자가 아니라 여러개의 입자가 생성/소멸되게 기존 양자역학을 확장한 이론이라고 설명하시는게 적절해 보입니다.

[Healing Planet]

그러니까 고에너지건 저에너지건간에 질량이 같아야 하는건데 << 대칭이론?
조건에따라 질량이 다를수있다. 그 질량의 차이를 우리는 힉스보손이라고 부른다 라는건가..
이론상으로 알고있었던 것과는 별개의 또하나의 질량을 가진?? 무언가 라는건가..

저해상도에서는 도트가 적어 뚜렷한 표현이 어렵고.
고해상도에서는 도트가 많아 뚜렷한 표현이 가능하다.

그러면 ..태양이나 지구라던가 무게 를 이론상으로 계산한 것들 조차. 틀릴수있는건가....

[Gradient]

대칭성에대한 설명은 완전 잘못되어있습니다. 에너지차이가 질량이되는게아니라 대칭성이 깨지는과정에서 수학적으로 남부 골드스톤 보존이 질량을 얻게됩니다.

[shirobana]

제 댓글은 글쓴분이 하도 엉망으로 적어놨음에도 불구하고, 마치 어려운데 설명은 타당하다라는 인상을 주는 듯한 느낌을 주며 여러 사람들을 오도하는 것 같길래 글쓴분을 대상으로 한 설명입니다. 크게 혈안되어 쓸 것도 아니고 모바일로 써서 자세하진 못한데 이 글 보는 분들은 딱 하나만 알아두세요. 내용은 거의 다 틀린겁니다. 여기저기서 지나가다 들은 개념들 모아서 적당히 얼버무리듯 쓴 것에 불과해요...

[도마뱀~꼬리]

많이 부족한 것들 투성이죠?? 글 읽어 주시고 댓글도 써주시고 감사해요. 같이 만들어가봐요 ^^

[Gradient]

정말 알기쉽게 설명하려고 노력한게 보이는군요. 다만 게이지대칭성에대한 내용은 틀렸습니다. 게이지대칭성은 에너지준위와 같은 observable한 양에대해서 불변입니다. 위에 그리신 높은에너지와 낮은에너지에 대한건 대칭성이 아니고 이중성입니다. 전자기에서 보면 전기 자기 이중성 끈이론에선 s듀얼리티에 해당 됩니다.

[shirobana]

이중성이란 말은 절대 그렇게 남용되지 않습니다. 가르치려면 좀 제대로... 제가 윗 댓글에서 작성자한테 발끈했던 이유도 이거 비슷한겁니다. 제발 물리학을 이상하게 그들만의 리그로 만들지 않고, 대중에게 알리려면 좀 개념 제대로 잡아서 잘 알고 알려줬으면 하네요.

[Gradient]

? 뭔말인가요? Duality에대해 설명한겁니다. S-duality 의 클래식컬 리덕션이 전자기 이중성이고 이게 파라미터인 빛의속도를 뒤집어주는 듀얼리티입니다. 즉 고에너지와 저에너지를 이어주는 듀얼리티이며 이 듀얼리티를 내포한 셀프 듀얼 액션을 만들기위해 부단히 노려하고 있는것도 현재 직묀한 문제구요. 셀프듀얼 양밀이 안만들어지니까요.

혹시 뭐하시는분인지 여쭤봐도 될까요? 전 최근 non-abelian t dual을 시메트리로 만드려고 이중장론 시그마 모델을 일반화하는 연구를 하고있습니다만.

[shirobana]

동종업자시군요, 연구 주제로 보건대 아마 제가 더 오래되었을걸로 압니다. 제가 엄밀한 입자이론전공은 아니라 s duality 말하는건진 몰랐고 초보적인 수준에서 전자기파 field strength tensor 를 그리 부른줄 알았네요. 그점 죄송합니다.

[kimnajuko]

ㅡㅡ 그냥 한마디로 호이포이?캡슐은 불가능하다는 내용 아님?

[흠냐뤼]

뭐라는겨

[조용한언덕]

잘 보고 갑니다 ^^

[Healing Planet]

http://dictionary.sensagent.com/%EB%82%9C%EB%B6%80-%EA%B3%A8%EB%93%9C%EC%8A%A4%ED%86%A4_%EB%B3%B4%EC%A1%B4/ko-ko/ ...모르는 단어 천지인데 단어를 계속 검색할수있게 해놨네..ㄷㄷ.. 봐도 모르겠다.. 기초가 탄탄해야하는듯...

[Healing Planet]

수학 + 한문+ 외국어...
보손 찾아들어가면 스핀 하고 각운동량 연산자가 나오고... 각운동량 연사는 뭔 수식?같은 수학인것같은데.뭔소리인가 모르겠고 결국 보손이 뭔지 모르겠다.

[Gradient]

보존은 스핀이 정수인 입자고 condensation이 가능해서 한점에 여러입자가 모일수 있습니다. 양자에서는 이런 물리량을 total angular momentum이라는 각운동량과 스핀이 더해진 량으로 나타내는데 이때 아이젠 스테이트라는 놈에 연산자를 가해서 아이젠 벨류를 읽어내는 선형대수를 쓰기때문에 그런 연산자가 나옵니다.

[DEPAPEPE]

이거 관련해서 쉽고 얕게 알고싶으신분은 팟캐스트나 팟빵에서
[지대넓얕] 지적대화를 위한 넓고 얕은 지식 27회 들어보시길 추천드립니다 ㅎㅎ
이해하기 쉽게 설명해주고 꿀잼입니다

[Healing Planet]

http://cafe.daum.net/timemachineandHiggs/5IBz/1?q=%C1%A4%BC%F6%BF%AA%C7%D0%BF%AC%B1%B8%BC%D2

대충 아주 대충은 감이 잡힌다..
가정에 가정에 가정을 좀더 보충하기위한 증명이라고해야하나... 이것도 말이 증명인거지....구라같다.ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

[근혜어]유감=사과]

걍 물리학자들이 잘 만들어 놓으면 잘 쓰는 공돌이가 되겠습니다. 이해는 안할래요.