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암흑물질

중력파의 발견이 가지는 물리학적 의미는? 이번에 관측된 중력파의 발견이 어떤 의미를 지니는지 이해하려면 (물리학자들의 설명을 그대로 내보내는 기사들과 다르게 접근하고자 한다면, 또한 그렇게 접근하면 지독히 재미없고 핵심을 놓치기 십상이라는 경험적 사실을 기준으로 하면) 아인슈타인의 일반상대성이론만이 아니라 현대물리학의 여러 부분에서 지식을 빌려와야 합니다. 이 때문에 물리학의 지식이 부족한 분들을 이해시키려면 상당히 어려운 일이고, 매우 긴 글이 아니면 대략적인 설명의 수준에 머물 것입니다. 문제는 제가 그럴 만한 실력도 안 되기 때문에, 제 지식의 한계 내에서 최대한 쉽게 풀어보기 위해 노력하되, 글의 길이에도 신경을 써해보겠습니다. 먼저 중력파 발견의 중요성을 이해하려면 우리가 인지하는 시공간이 빛의 속도 내에서만 존재한다는 것을 이해해야 .. 더보기
힉스장으로 보는 만물 탄생의 원리 모든 기본입자에 질량을 부여하기 때문에 ‘신의 입자’로 불리는 힉스입자에 대해서는 앞선 글에서 어느 정도 설명을 드렸습니다. 오늘은 힉스입자가 어떻게 다른 입자들에게 질량을 부여하는지에 대해 설명 드릴까 합니다. 그 전에 힉스입자의 발견에 대한 글의 말미에 남긴 것을 설명하기 위해 경상대학교 물리교육과 조교수인 이강용이 중앙일보에 기고한 글을 올립니다. 한 가지 재미있는 것은, LHC에서 발견된 힉스 보존은 힉스가 예측한 것이 아니라는 점이다. 당시 힉스와 다른 사람들이 해결하려고 한 것은 강한 핵력이었다. 그러나 이번에 발견된 입자는, 미국의 스티븐 와인버그가 1967년에 전자기력과 약한 핵력을 하나의 이론으로 기술하는 표준모형의 방정식을 만들면서 약한 핵력에 힉스 메커니즘을 적용해서 나타나는 힉스 입.. 더보기
왜 암흑물질 단서 발견이 물리학계를 열광케했을까ㅡ1 지난 3일 유럽입자물리학연구소(CERN)에서 미국 물리학자 새뮤얼 팅이 이끄는 연구팀이 우주의 25%를 차지하고 있는 암흑물질에 대한 이해의 단초를 발견했다고 발표했습니다. 팅 연구팀은 반물질로 이루어진 암흑물질의 단서를 찾기 위해 2011년 국제우주정거장(ISS)에 설치한 알파자기분광계(AMS)를 이용해 약 40만 개의 양전자를 포착함으로써 ‘우주 최대 미스터리’ 중 하나인 암흑물질을 비밀을 풀 수 있는 전기를 마련했습니다. 물리학을 공부하신 분들은 우주를 이루고 있는 것이 5%의 물질과 25%의 암흑물질, 70%의 우주에너지라는 것은 아실 것입니다. 이중에서 우주에너지는 양자요동 같은 것으로 설명이 가능한데 이번 글에서는 반물질인 암흑물질에 대해 다루고자 합니다. 우리가 보고 만지고 느끼는 모든 것들.. 더보기
왜 힉스입자를 신의 입자라고 할까? 양성자가 충돌할 때 10의 25승 분의 1초 정도 존재했다가 사라지는 ‘힉스입자’가 우주를 이루고 있는 최후의 입자다. 우주의 모든 것을 창조한 입자들을 모아놓은 파인만의 표준모형의 마지막 빈자리가 이로써 채워진 것이다. ‘힉스입자’가 조물주의 원료인 ‘신의 입자’로 불리는 이유는 힉스입자가 다른 기본입자에게 질량을 부여하는 역할을 하기 때문인데, 이런 역할 때문에 무에서 유를 창조했던 신의 입자라고 불린다. 전자의 질량이 거의 제로(몇 십억의 분의 1g도 안 된다)인 것에 비하면, '힉스입자'는 질량이 제로이면서도 물질의 성격을 띠는 유일한 기본입자다. 마치 입자(질량)와 파동(에너지)의 성격을 동시에 띠고 있는 빛과 어떤 면에서는 동일하다고 할 수 있다. 기본입자는 우주를 구성하고 있는 물질, 반물질.. 더보기