Plank Scale Length(플랑크 길이): 10^(-35) m
Plank Scale Energy: 10^28 eV
Weak Scale Length(약력 규모 길이): 10^(-18) m
Weak Scale Energy: 250 GeV
Weak Scale Mass: 10^(-21) grams
양성자: UUD / 중성자: DDU (D: down quark(3 MeV), U: up quark(7 MeV))
* 양자역학에서 모든 입자는 Fermion과 Boson으로 분류된다.
1. Fermion: 1/2 의 정수배의 Spin(1/2, 3/2, ...) 값을 갖는 입자. 물질을 이룬다. 파울리의 배타 원리에 의해 서로 다른 두 Fermion 입자는 시공간의 같은 장소에서 발견될 수 없다.
2. Boson: 정수 Spin (0, 1, 2, 3, ...) 값을 갖는 입자. Fermion과는 반대로 같은 장소에 있는 것이 가능(Laser와 초전도체 등의 원리).
*Gauge Boson(게이지 보손): 힘을 전달하는 기본 입자
1. 광자: 전자기력 전달 입자 (질량 0)
2. 약력 게이지 보손: 약력 전달 입자. W+, W-, Z의 세 종류가 있다(각각 +전하, -전하, 0전하이고 80 GeV, 80 GeV, 91 GeV). 약력은 입자 유형을 바꾼다(예를 들면, 중성자가 W- 과 상호작용하면 양성자로 변한다(중성자 안의 D가 U로 변한다). 이 때, W-는 다시 전자와 반중성미자가 된다). 또한 약력은 공간 반전 대칭성 깨짐((violate parity symmetry): 약력의 왼쪽과 오른쪽을 구별하는(한 입자와 그의 거울 이미지가 서로 다르게 행동하는) 성질)을 가진다.
3. 글루온: 강력 전달 입자 (질량 0)
*표준모형의 Fermion은 quark와 lepton(경입자)로 구분된다.
quark - 강력의 작용을 받는 Fermion / lepton: 강력의 작용을 받지 않는 Fermion
*중성미자(neutrino): 약력을 통해서만 상호작용하는 기본 입자
*향 대칭성(flavor symmetry): 동일한 전하와 질량을 갖는 두 입자는 동일한 물리 법칙을 따른다.
*힉스 메커니즘(Higgs Mechanism): 게이지 보손과 다른 기본 입자들이 질량을 가질 수 있게 해 주는 자발적인 약전기력 대칭성 깨짐(Higgs field가 원인이 된다).
*계층성 문제(hierarchy problem): 양자장 이론에서, 양자간섭 때문에 힉스입자의 질량은 측정치의 10^16배로 엄청나게 커진다. 이를 위해 표준모형에서는 조작에 가까운 미세조정이 필요하다. 힉스입자의 질량 혹은 약력 게이지 보손의 질량은 어째서 그렇게 작은가? 계층성 문제는 중력의 세기를 결정하는 플랑크 질량이 약력과 관련된 약력규모질량보다 10^16배나 큰 이유가 무엇인지 묻는 문제(중력이 어째서 다른 힘에 비해 약한가 하는 문제로 바꿔 말할 수 있다(중력상수는 플랑크 에너지의 제곱에 반비례한다)로 이어진다.
*초대칭성(supersymmetry): 하나의 Boson을 그의 초대칭짝(superpartner)인 Fermion으로 교환될 경우, 또한 그 반대의 경우 물리학 법칙이 동일하다는 대칭성. 초대칭성을 포함하는 표준 모형은 계층성 문제를 일으키지 않는다. Fermion의 초대칭짝인 Boson의 이름은 Fermion의 이름 앞에 'S-'가 붙고, Boson의 초대칭짝인 Fermion의 이름은 Boson의 이름에 '-ino'라는 접미사가 붙는다. (ex: 전자(electron)-selectron, top quark-stop quark, 광자-포티노, W 보손-위노, Z 보손-지노, 글루온-글루이노, 중력자-그래비티노, ...)
*T 쌍대성(T-duality): 작은 크기(R)의 말려있는 차원을 포함하는 우주의 물리현상과 말려 있으나 크기(1/R)가 큰 차원을 포함하는 우주의 물리현상이 동등하다는 성질. plank length 이하의 우주의 물리현상에 대해 설명 가능하다.
*타키온(tachyon): 이론의 불안정성을 보여주는 입자. 겉으로 보면 질량의 제곱이 음의 값을 갖는다(즉, 질량의 값이 허수이다).
*표준 모형(Standard Model): 알려져 있는 모든 입자와, 중력을 제외한 힘들 그리고 이들 사이의 상호작용을 기술하는 유효 이론.
*약력은 10^(-18) m 이상의 거리, 즉 250 GeV 이하의 에너지에서는 세기가 급감한다. 이는 약력 게이지 보손이 질량을 갖기 때문이다.
*강력은 거리가 증가할수록 그 세기가 증가한다. 따라서 쿼크와 반쿼크들은 서로 멀리 떨어질 수 없고 쿼크-반쿼크 짝이나 세 쿼크의 뭉치로 뭉쳐 다니게 된다(이런 뭉치를 제트(jet)라 한다). 쿼크와 반쿼크가 멀어지면 그 사이에 연속하여 쿼크-반쿼크가 생성되어 강력에 의해 뭉치게 된다. 따라서 현재 인류의 에너지 기술 수준으로는 쿼크를 따로 분리, 관측할 수 없다.
*GUT 대칭성은 양성자의 붕괴를 예언(그러나 붕괴하는 데 걸리는 시간은 우주의 나이보다 길다)하고 있으나 아직 양성자의 붕괴는 발견되지 않고 있다.
*현재의 끈 이론이 안고 있는 문제점
1. 말려있는 여분 차원의 크기와 모양을 결정하는 원리가 밝혀지지 않았다.
2. 현재 측정된 우리 우주의 진공에너지는 매우 작은 양수인데, 끈 이론은 아직 이에 대해 설명하지 못하고 있다.
3. 끈 이론으로부터 기존의 물리학을 유도해내기 위해서는 전혀 새로운 수학적 도구나 접근법이 요구된다.
등등...
*약한결합상수를 가질 때 10차원 끈 이론의 계산은 perturbation method를 이용해 근사적으로 해결 할 수 있으나, 강한 결합상수를 가질 때에는 이것이 불가능하다.
*강한 결합상수를 갖는 10차원 초끈이론과 약한 결합상수를 갖는 11차원 초중력이론은 쌍대적(dual)이다.
*서로 다른 5개의 10차원 끈이론들은 서로 dual이며 이들은 11차원 초중력 이론과도 dual이다. 이들을 모두 포함하는 이론으로서 제안된 것이 M-Theory이다.
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