"힉스입자 양자역학"을 구글에서 쳤을 때 가장 먼저 나오는 포스팅 : http://blog.naver.com/sinnyong0207/10103972863 더 정확한 해설을 누군가 해주길 저도 바랍니다. (그나저나 우주가 왼쪽을 편애했다니! 이것 참 충격이군요) 그리고 너무 궁금하셨는지 글을 두 개 썼어요!
표준모형은 우주의 기본입자들과 기본 힘(강력, 약력, 전자기력)의 관계를 정리한 것으로 이해하고 있습니다. 전자는 기본입자고, 중성자와 양성자는 쿼크라는 기본입자로 구성돼 있죠. 아마 전자 3종류에 쿼크 9종류였던가 할 겁니다. 힘은 사실 중력까지 네 종류인데, 중력은 통합이 어려워 우선 세 종류 힘의 관계까지만 다룬 것으로 알고 있습니다. 이 기본입자에 각각의 힘을 만들어내는 입자들이 있죠. 전자기력은 광자, 강력은 글루온, 약력은 위크게이지보존입니다.
이 입자들은 적지만 질량을 지니고 있고 그것이 이 입자들간의 관계를 설정하는 데 중요한 역할을 합니다. 그리고 다른 힘들과 마찬가지로 질량을 갖기 위해선 특정한 입자의 역할이 필요하다고 표준모형에선 예상한 것이죠. 그것을 '힉스입자'라고 부르는 것이고요.
양자역학은 여러 학자들에 의해 점차적으로 발전한 것이라 한 마디로 정의하기 어렵다고 합니다. 제가 이해하기로는 우주가 디지털의 방식으로 이뤄졌다는 것입니다. 입자의 에너지는 연속적으로 이뤄져 있지 않고 단속적으로 구성된다는 것입니다. 여기에서 불확정성의 원리(입자의 운동량과 위치를 동시에 특정할 수 없다는 원리)와 파동함수가 개입되죠.
양자역학의 원리에 따른 실제 입자의 탐구 결과 표준모형이 구성된 것으로 저는 이해하고 있습니다.
양자역학을 교양 수준으로 이해하기는 매우 어려운 일입니다. 하이젠베르크의 불확정성 원리는 상징적으로 물리학이 경험주의에서 벗어나 추상 수학의 영역으로 나아간 것을 의미하는 것으로 수학을 알지 못하는 이상 양자역학의 의미를 이해하기란 매우 어렵습니다. 아무런 사전지식이 없다면 네이버 캐스트의 현대물리 시리즈를 먼저 읽어 보는 것도 좋을 것 같네요. http://navercast.naver.com/science/physics/120 (표준 모형의 이해) http://navercast.naver.com/contents.nhn?contents_id=233&path=|453|488|&leafId=632 ( 표준 모형의 난제들) 이란 주제로 글이 쓰여져 있으니 읽어 보시길 바랍니다. 표준모형은 양자중력을 설명하지 못하며 힉스입자를 발견했다고 확정하더라도 힉스입자가 왜 이렇게 가벼운지에 대해서 물리학자들은 보다 많은 고민을 하겠지요.
현대물리 교양서 중에서 초끈이론에 대한 것이 가장 인기가 많은 이유는 기본적으로 브라이언 그린이나 미치오 카쿠가 비유에 강한 훌륭한 이야기꾼이기 때문입니다. 하지만 양자역학은 가볍게 읽을 만한 쉬운 교양서를 찾기 쉽지 않은데 개인적으로는 양자세계 여행자를 위한 안내서 정도가 기초적인 양자역학을 조금이나마 이해하는데 도움이 되더군요. 다만 이 책은 힉스에 대해서 자세히 설명되어 있지 않으며 제가 갖고 있는 책 중에서는 리사랜들의 숨겨진 우주가 20페이지 정도에 걸쳐 힉스입자와 힉스장에 대해서 언급하고 있습니다. 작년에 표준모형의 이해라는 책이 나왔는데 역시나 서점에서 펄쳐보고 한국어로 쓰여져 있는데 한국어 같지가 않구나 하면서 책을 덮은 기억이 있습니다.
양자역학을 쌓아서 만든 것이 표준모형입니다만, 표준모형은 힉스 입자가 발견되었다는 것을 기정사실로 하더라도 허술한 구석이 많은 모형이라는 평을 듣습니다. 허술한 구석이란건 중력에 대해서는 일절 설명을 못하고, 강한 상호작용하고 전약력 (전자기력+약한 상호작용)은 서로 연결 없이 따로 놀고 있는걸 그냥 합쳐놓은점이라던가 (책으로 치면 챕터1하고 챕터2가 스토리도 안 이어지고 주인공도 딴 사람이고...) 초끈이론처럼 도저히 검증할 방법이 없는 초대칭성이 발견을 못하는 입자 수를 두배로 늘려놓는다던가 등등입니다. 장점은 현재까지의 기술 한계 내에서는 엄청나게 정확하게 현실의 물리현상하고 부합하기 때문에 실험할때마다 표준모형의 정확성을 반복해서 재확인한다는 정도죠. (그러니까 설명은 못하겠는데 인간의 기술 한계 내에서는 실험에서 오차가 없다는...)
간단히 얘기하면 초끈이론을 제외한 양자역학의 집대성이 표준모형입니다. 말씀하신 불확정성의 원리 같은 양자역학적 공리는 표준모형의 모든 입자가 가지는 속성입니다.
