【물리학】 현대물리학 4강. 입자물리학

현대물리학 4강. 입자물리학

 

추천글 : 【물리학】 물리학 목차

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1. 표준 입자 모형 [본문]

2. 기본 입자 [본문]

3. 입자 반응 [본문]

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1. 표준 입자 모형 [목차]

⑴ 관련 방정식 (단순한 버전)

 

 

⑵ 관련 방정식 (복잡한 버전)

 

Figure. 1. 표준 입자 모형 관련 방정식 (복잡한 버전)

 

 

2. 기본 입자 [목차]

⑴ 개요

① 총 17개

② 기본입자 : 더 이상 분해할 수 없는 가장 작은 입자. 렙톤과 쿼크로 구성 

③ 보존과 페르미온

○ 보존(boson) : 파울리 배타원리가 적용되지 않음. 양성자, 중성자 등

○ 페르미온(fermion) : 파울리 배타원리가 적용됨. antisymmetric wave function을 가짐. 전자 등

④ 반입자 : 반쿼크, 양전자 등

⑤ 물질의 구성

○ 양성자 : up quark 2개와 down quark 1개가 결합하여 생성. 양전하를 띰

○ 중성자 : up quark 1개와 down quark 2개가 결합하여 생성. 전기적으로 중성

○ 원자핵 : 양성자와 중성자로 구성

○ 원자 : 원자핵과 전자로 이루어진 입자

⑵ 종류 1. 쿼크(quark) 

① up quark, down quark, charm quark, strange quark, top quark, bottom quark 등 6종류가 있음

⑶ 종류 2. 렙톤(lepton)

① 전자(electron), μ (muon), τ (tau), νe (electron neutrino), νμ (muon neutrino), ντ (tau neutrino) 등

⑷ 종류 3. 게이지 보존 : 글루온(gluon), 광자 (γ, photon), Z 보존 (Z boson), W 보존 (W boson)

① 글루온 : 강한 핵력을 매개하는 입자

② 광자 : 전자기력을 매개하는 입자

③ Z 보존, W 보존 : 약한 핵력을 매개하는 입자

④ 게이지 보존은 모두 스핀이 1

⑸ 종류 4. 힉스 입자(Higgs boson)

① 질량

○ 힉스 입자의 질량이 130 GeV보다 크면 안정한 우주 

○ 힉스 입자의 질량이 130 GeV보다 작으면 불안정한 우주

○ 측정한 바로는 힉스 입자의 질량이 125 GeV (= 10-25 kg)로 약간 불안정한 우주에서 살고 있는 셈

○ 힉스 입자가 플랑크 스케일보다 크면 전자의 중력이 전자의 전자기력과 맞먹게 되어 현실과 달라짐

② 스핀 : 중력자는 2, 힉스 입자는 0

③ 상호작용 : 힉스 입자는 광자처럼 다양한 입자와 상호작용할 수 있음

④ 소멸 

○ 힉스 입자는 기본 입자이지만 금방 사라짐

○ 사라질 때 감마선 등을 내보내기 때문에 LHC 상에서 힉스 입자를 탐지할 수 있음

⑹ 기타 

① J / ψ particle은 charm quack의 증거를 보여줌  

 

 

3. 입자 반응 [목차]

⑴ 쌍생성과 쌍소멸

① 입자와 반입자의 쌍생성과 쌍소멸

⑵ 대칭성 붕괴 

① 양자역학적 화살 : 코펜하겐 학파에 의하면 양자역학의 주 방정식인 슈뢰딩거 방정식은 시간에 대해 대칭이나, 입자의 상태함수의 붕괴로 시간의 대칭성을 잃음. 이 관계는 정확하지 않으나, 측정을 하게 되면 정확히 대칭성을 잃음

② CPT violation : 소립자에서는 time reversal symmetry가 아주 절대적이지는 않고 아주 적은 확률로 비대칭성을 갖기도 함

 

입력: 2023.10.07 18:53