입자물리학이란?

입자물리학_물리학의 표준 모형

 

입자물리학은 일반적으로 물질 및 방사선과 같은 자연 기본입자를 연구하는 물리학 분야 중 하나입니다. 현재의 해석에서 입자는 양자장을 가지며 역학을 기반으로 상호 작용합니다. 입자라는 단어가 양성자, 가스 입자, 심지어 가정의 먼지와 같은 많은 물체를 의미하지만. 입자 물리학이라는 용어는 일반적으로 우주의 기본 입자 대상을 연구하는 것을 의미합니다. 이것은 입자 관측을 설명하고 정의하는 데 필요한 필드이며 다른 중요한 영역과 함께 설명할 수 없습니다. 기본 장과 역학의 현재 설정은 표준 모형의 이론으로 요약되며 입자물리학은 크게 표준 모형을 구성하는 입자에 관한 연구와 가능한 확장된 연구로 나뉩니다.

 

 

원자 구성 입자

 

현대의 입자물리학의 연구는 전자, 양성자, 중성자(양성자, 중성자를 중성자라고 하며, 쿼크로 이루어져 있습니다), 광자, 중성미자, 뮤온뿐만 아니라 넓은 범위의 이질적인 입자에 대한 방사성 감쇠와 산란 연구 등 두 가지 연구에 초점을 맞추고 있습니다. 특히 입자 물리학은 양자 역학의 지배를 받기 때문에 입자라는 용어는 고전역학에서 잘못된 용어입니다. 따라서 특정 상황에서 파도는 시간에 따라 파동과 같은 입자와 같은 성질을 가지고 있습니다. 입자 이중성 현상을 설명할 수 없습니다. 힐버트 공간의 양자 상태 벡터에 의해 설명되는 보다 기술적인 관점에서 이 공간은 양자 장이론에서 처리됩니다. 입자 물리학의 규칙에 따라 기본 인자에는 전자 및 광자와 같은 잘 알려진 유형의 입자뿐만 아니라 파동 속성을 같은 입자도 포함됩니다. 

모든 입자와 상호작용하는 입자는 양자장론으로 기술되며 표준 모형 내에 있는 표준 모형은 총 61개의 기본 입자를 가지고 있습니다. 이 기본 입자는 더 높은 입자의 조합에 의해 더 높은 입자가 될 수 있으며 1960년대 이래로 수백 개의 더 높은 입자가 발견되었습니다. 표준 모델은 현재까지 거의 모든 실험에 적합할 것이라고 결정하였습니다. 그러나 대부분 입자는 자연적으로 불완전하게 설명되어 모든 것의 이론과 같은 보다 급진적인 이론의 개발을 기다리고 있습니다. 최근에는 중성미자 질량 측정을 통해 표준 모형과 실험 오차가 있음을 확인하였습니다.

 

 

입자물리학의 역사

 

역사적으로 탈레스의 질문에서 모든 것이 물이라는 명제가 특정한 형태라는 철학자 헤라클레이스토스의 주장으로부터 급진적인 것으로 추정되기 때문에 과학보다는 철학에 가까운 시기입니다. 과학의 시초라고 볼 수 있지만 현대적 의미의 과학은 갈릴레오 갈릴레이의 이론에서 시작되었습니다. 모든 물질에 대한 생각은 적어도 기원전 6세기의 기본 입자로 구성되었다는 생각에 이르렀습니다. 원자론의 철학적 교리와 작은 입자의 본질은 레우키포스, 데모크리토스, 에피쿠로스 등과 같은 고대 그리스 철학자들에 의해 연구되기 시작했습니다. 카나다, 디그나가, 다르마키르티와 같은 다른 고대 인도 철학자들과 이븐 알하이삼, 이븐 시나, 가잘리 등의 무슬림 과학자들과 가상디, 보일, 뉴턴 등과 같은 초기 현대 유럽 과학자들도 연구했습니다. 빛의 입자 이론은  이븐 시나, 이븐 알하이삼, 뉴턴, 가상디 등에 의해 뒷받침되었습니다. 이러한 초기 아이디어는 실험적 또는 경험적 증거보다는 추상적이고 철학적이었습니다. 19세기 돌턴은 자신의 이론인 화학량론을 사용하여 자연의 각 요소가 독특한 종류의 입자로 구성되어 있다고 결론지었습니다. 돌턴과 그의 동시대 사람들은 자연이 기본 입자로 구성되어 있다고 믿었고 그리스어로 '나눌 수 없는'을 의미하는 atoms를 취한 atoms라는 이름에 이 이름을 붙였습니다. 그러나 금세기 후반에 물리학자들은 원자가 실제로 가장 작은 기본 입자보다 작은 입자를 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 20세기 초 핵물리학과 양자역학에서 최고조에 달했을 때 1939년 마이트너는 핵분열을 중명하기 위해 한의 실험에 넣었고 같은 해 베테는 핵융합을 증명했습니다. 이 발견은 다른 원자에서 원자를 생산하는 산업을 활성화시켰고 유익하지는 않지만 크라소포아도 가능하여 핵무기 개발을 이끌었습니다. 1950년대와 60년대에 충돌 실험은 다양한 입자를 발견했습니다. 이것은 입자 동물원이라는 용어를 낳았습니다. 이 용어는 기본 입자에서 상대적으로 적은 수의 입자로 설명할 수 있는 표준 모델의 발견으로 1970년대에 사용되지 않았습니다.