기본 입자란 무엇인가요?
입자물리학에서 소립자(영어: Elementaryarticulate)는 물질의 가장 기본적인 단위이다. 현재 표준 모델 이론의 틀에 따라 알려진 기본 입자는 페르미온(쿼크 및 렙톤 포함)과 보존(게이지 보존 및 전파자라고도 알려진 힉스 입자 포함)으로 나눌 수 있습니다. 2개 이상의 기본 입자로 구성된 입자를 복합 입자(예: 중성자, 양성자, 중간자)라고 합니다.
우리 일상 속 물질은 원자로 이루어져 있다. 과거에는 원자를 기본 입자로 간주했으며, 원자라는 단어는 "분할할 수 없음"을 의미하는 고대 그리스어에서 유래되었습니다. 나중에 핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있다는 것이 밝혀졌습니다. 20세기 초중반의 소립자는 양성자, 중성자, 전자, 광자, 각종 중간자 등으로 당시 인간이 감지할 수 있는 가장 작은 입자였다. 실험과 양자장 이론의 발전으로 양성자, 중성자, 중간자가 보다 기본적인 쿼크와 글루온으로 구성되어 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 동시에 인간은 전자와 유사한 특성을 가진 일련의 렙톤과 광자 및 글루온과 유사한 특성을 가진 일련의 게이지 보존을 연속적으로 발견했습니다. 이것은 현대 물리학이 이해하는 기본 입자입니다.
기본 입자(아원자 입자)는 다음과 같이 분류됩니다.
페르미온
기본 페르미온은 쿼크와 렙톤의 두 가지 범주로 나뉩니다.
쿼크
현재 실험에서는 6가지 유형의 쿼크와 각각의 반입자가 있음을 보여줍니다. 이 6가지 유형의 쿼크는 3개의 "세대"로 나눌 수 있습니다. 그들은
1세대: u(업 쿼크) d(다운 쿼크)
2세대: s(스트레인지 쿼크) c(매력 쿼크)
3세대 세대: b(하위 쿼크) t(상위 쿼크)
질량 관계(위 그림 참조). 또한 초기 과학자들에 의해 발견되지 않은 이유는 쿼크가 결코 단독으로 존재하지 않는다는 점을 지적할 가치가 있습니다(톱 쿼크는 예외이지만, 초기 실험에서 생성하기에는 상단 쿼크가 너무 무겁고 너무 빨리 붕괴됩니다). 그들은 항상 중간자 쌍을 형성하거나(아래 그림 참조), 3개가 함께 양성자와 중성자와 같은 중입자를 형성합니다(아래 그림 참조). 이 현상을 쿼크 감금 이론이라고 합니다. 이것이 초기 과학자들이 중간자와 중입자가 기본 입자라고 잘못 믿었던 이유입니다.
렙톤
***6가지 유형의 렙톤과 각각의 반입자가 있습니다. 그 중 3개는 비슷한 성질을 지닌 전자와 중전자이다. 그리고 이 세 가지 유형 각각에는 중성미자가 동반됩니다. 또한 3세대로 나눌 수도 있습니다:
1세대: (전자) (전기 중성미자)
2세대: (뮤온) (뮤온 중성미자)
p>3세대: (Taozi)(τ neutrino)
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Boson
Bose 입자는 회전하는 입자입니다. Bose-Einstein 통계에 따른 정수입니다.
게이지 보존
입자 사이의 매개자 역할을 하며 상호작용을 전달하는 입자의 일종입니다. 이들은 소립자의 이론인 양밀스 게이지 이론과 밀접한 관련이 있기 때문에 '게이지 보존'이라고 불린다.
자연에는 네 가지 유형의 상호 작용이 있으므로 게이지 보존도 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
중력 상호작용: 중력자(여전히 이론적인)
전자기 상호작용: 광자
약한 상호작용(입자를 붕괴시키는 상호작용): W에는 세 가지 유형이 있습니다. 및 Z 보존: W+, W-, Z0
강한 상호작용(쿼크 사이의 상호작용): 글루온
입자 물리학 과학은 전자기 상호작용과 약한 상호작용이 다음과 같은 상호작용에서 비롯된다는 것을 입증했습니다. 초기 우주의 에너지는 "약한 전기 상호 작용"이라고 불리는 극도로 높았습니다. 많은 입자 물리학자들은 더 높은 에너지(플랑크 척도)의 초기 우주에서는 네 가지 상호 작용이 모두 통합되었을 가능성이 있다고 추측합니다. 이 이론을 "만물 이론"이라고 합니다. 하지만 현재로서는 가속기가 달성할 수 있는 에너지가 플랑크 규모에 비해 아직 매우 낮기 때문에 검증이 어렵다. 현재 대통일론의 주요 발전방향은 초끈이론이다.
?플랑크 스케일 입자
글루온
글루온은 강한 상호작용의 매개체로서 색상과 반색성을 가지며 색상의 견고함을 가지고 있습니다. 탐지기에 의해 관찰된 적이 없습니다.
그러나 개별 쿼크처럼 강입자 제트를 생성합니다. 고에너지 상태 환경에서 전자와 양전자의 소멸은 때때로 쿼크, 반쿼크, 글루온이라는 세 가지 제트를 생성하는데, 이는 글루온의 존재를 증명한 최초의 증거였습니다.
힉스 보존
힉스 보존은 질량이 있는 보존이며, 회전도 없고 전하도 없으며 매우 불안정합니다. 표준모형이 예측한 61개의 소립자 중 힉스 보손(Higgs boson)은 마지막으로 실험적으로 확인된 입자이다.
약한 상호작용(입자 붕괴를 일으키는 상호작용): W 및 Z 보존, 3가지 유형: W+, W-, Z0
강한 상호작용(쿼크 간의 상호작용): 글루온
입자물리학에서는 전자기 상호작용과 약한 상호작용이 에너지가 극도로 높았던 초기 우주의 동일한 상호작용, 즉 "전기적 약한 상호작용"에서 비롯된다는 사실을 입증했습니다. 많은 입자 물리학자들은 더 높은 에너지(플랑크 척도)의 초기 우주에서는 네 가지 상호 작용이 모두 통합되었을 가능성이 있다고 추측합니다. 이 이론을 "만물 이론"이라고 합니다. 하지만 현재로서는 가속기가 도달할 수 있는 에너지가 플랑크 규모에 비해 아직 매우 낮기 때문에 검증이 어렵다. 현재 대통일론의 주요 발전방향은 초끈이론이다.
?플랑크 스케일 입자
글루온
글루온은 강한 상호작용의 매개체로서 색상과 반색성을 가지며 색상의 견고함을 가지고 있습니다. 탐지기에 의해 관찰된 적이 없습니다. 그러나 개별 쿼크처럼 강입자 제트를 생성합니다. 고에너지 상태 환경에서 전자와 양전자의 소멸은 때때로 쿼크, 반쿼크, 글루온이라는 세 가지 제트를 생성하는데, 이는 글루온의 존재를 증명한 최초의 증거였습니다.
힉스 보존
힉스 보존은 질량이 있는 보존이며, 회전도 없고 전하도 없으며 매우 불안정합니다. 표준모형이 예측한 61개의 소립자 중 힉스 보손(Higgs boson)은 마지막으로 실험적으로 확인된 입자이다.
그림의 +- 기호는 양수 및 음수 전자기 정보의 나눌 수 없는 가장 작은 단위인 양자 비트(큐비트)를 나타냅니다.
(유명 물리학자 존 휠러(John Wheeler)는 다음과 같이 말했습니다. 그것은 비트에서
양자 정보 연구가 대두한 후 이 개념은 모든 것이 양자 비트에서 나온다는 개념으로 승화되었습니다.)
참고: 비트는 비트입니다