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대칭 | 리 군 | 종류 | 보존량 |
---|---|---|---|
푸앵카레 | ISO(1,3) | 전반적 대칭 | 4차원 운동량 · 각운동량 |
색 | SU(3) | 게이지 대칭 | 색전하 |
SU(2)L | SU(2) | 게이지 대칭 | 약한 아이소스핀 |
U(1)Y | U(1) | 게이지 대칭 | 약한 초전하 |
쿼크 위상 | U(1) | 전반적 우연대칭 | 중입자수 |
전자 위상 | U(1) | 전반적 우연대칭 | 전자 수 |
뮤온 위상 | U(1) | 전반적 우연대칭 | 뮤온 수 |
타우온 위상 | U(1) | 전반적 우연대칭 | 타우온 수 |
CPT | Z2 | 이산대칭 | (없음) |
이 가운데 페르미온 장 (스핀 ½)은 질량을 제외하고 모든 성질이 같은 두 개의 세대가 더 존재하지만, 생략하였다.
이 표는 왼손 바일 스피너 대신에 오른손 바일 스피너로 적을 수도 있다.
그렇게 하면, 모든 쿼크를 반쿼크로 바꾸어야 한다.
이는 약력은 전반성 (P) 대칭을 최대로 불복하기 때문이다.
또한, 표준 모형에서 중성미자는 오직 왼손만 존재한다.
즉 모든 중성미자는 왼손잡이며, 반중성미자는 오른손잡이다.
페르미온의 경우, 왼손 입자(,
)는 SU(2)L의 기본표현(fundamental representation)을 따르나, 왼손 반입자(
,
,
)
는 SU(2)L에 따라 변환하자 않는다. (반)쿼크(,
,
)는 SU(3)c의 (반)기본표현을 따르나, 렙톤(
,
)은 SU(3)c에
따라 변환하지 않는다.
게이지 장(,
,
)은 해당 게이지 대칭에 대하여 딸림표현을 따르고, 로렌츠 벡터이며, 다른 게이지 대칭에는
변환하지 않는다.
장 (1세대) | 기호 | 로런츠 표현 | SU(3)c 표현 | SU(2)L 표현 | U(1)Y 표현 | 중입자수 | 렙톤 수 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
왼손 쿼크 | ![]() | (½,0) | 3 | 2 | ⅓ | ⅓ | 0 |
왼손 위 반쿼크 | ![]() | (½,0) | 3 | 1 | −1⅓ | −⅓ | 0 |
왼손 아래 반쿼크 | ![]() | (½,0) | 3 | 1 | ⅔ | −⅓ | 0 |
왼손 렙톤 | ![]() | (½,0) | 1 | 2 | −1 | 0 | 1 |
왼손 양전자 | ![]() | (½,0) | 1 | 1 | 2 | 0 | −1 |
약한 초전하 게이지 | ![]() | (½,½) | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
약한 아이소스핀 게이지 | ![]() | (½,½) | 1 | 3 | 0 | 0 | 0 |
글루온 | ![]() | (½,½) | 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
힉스 보손 | ![]() | (0,0) | 1 | 2 | 1 | 0 | 0 |
표준 모형은 19개의 상수를 포함한다.
기호 | 이름 | 재규격화방식 | 값 |
---|---|---|---|
me | 전자 질량 | 511 keV | |
mμ | 뮤온 질량 | 106 MeV | |
mτ | 타우온 질량 | 1.78 GeV | |
mu | 위 쿼크 질량 | μMS = 2 GeV | 2.3 MeV |
md | 아래 쿼크 질량 | μMS = 2 GeV | 4.8 MeV |
ms | 기묘 쿼크 질량 | μMS = 2 GeV | 95 MeV |
mc | 맵시 쿼크 질량 | μMS = mc | 1.275(25) GeV |
mb | 바닥 쿼크 질량 | μMS = mb | 4.18(3) GeV |
mt | 꼭대기 쿼크 질량 | 질량껍질 위 방식 | 173.07(±0.52±0.72) GeV |
θ12 | 1세대-2세대 쿼크 섞임 각 | 13.1° | |
θ23 | 2세대-3세대 쿼크 섞임 각 | 2.4° | |
θ13 | 1세대-3세대 쿼크 섞임 각 | 0.2° | |
δ | 쿼크 섞임 CP 위반 위상 | 0.995 | |
g1 | 전약력 U(1)Y 결합상수 | μMS = mZ | 0.357 |
g2 | 전약력 SU(2)L 결합상수 | μMS = mZ | 0.652 |
g3 | 색력 결합상수 | μMS = mZ | 1.221 |
θQCD | 색역학 CP 위반 진공각 | <10−10 | |
v | 힉스 장 진공 기댓값 | 246 GeV | |
mH | 힉스 보손 질량 | 125.9(4) GeV |
표준 모형은 이론적으로 여러가지의 결함을 가지고 있고, 또 현상론적으로 관측된 일부 현상을 설명하지 못한다.
이 때문에 학자들은 표준모형이 더 기본적인 이론을 근사하는 유효 이론이며, 더 높은 에너지에서는 표준모형이
다루지 않는 새 현상이 나타나리라고 기대한다
거대 하드론 충돌기에서 행해지는 여러 실험은 표준모형의 한계를 드러낼 것이다.
표준 모형은 이론적으로 여러 자연스러움 (naturality) 문제를 안고 있다.
이는 표준 모형에 등장하는 몇몇 상수가 너무나 큰 값 또는 작은 값을 가지는 것이다.
이런 문제를 해결하려면 대개 더 강력한 대칭을 도입하여 상수가 왜 그렇게 크거나 작은 값을 가지는지 설명해야한다.
이런 종류의 이론은 대통일 이론이나 초대칭 따위가 있다.
또한, 표준 모형은 여러가지로 임의적인 면이 있다.
표준 모형은 3세대로 구성되어 있지만, 왜 3세대로 구성되었는지 설명하지 않는다.
2세대가 발견되었을 때, 이지도어 아이작 라비는 "누가 그걸 주문했어?"라고 외칠 정도로, 세대의 존재와
그 수는 언뜻 보면 불필요한 구조다.
표준 모형은 전하의 양자화를 설명하지 않는다. 폴 디랙은 전하의 양자화를 설명하려면 자기 홀극이 필요하다는 사실을
보였으나 표준 모형은 자기 홀극을 포함하지 않는다.
또한 표준 모형은 19개의 자유 변수를 가진다. 이 자유 변수의 수는 기본 이론이라고 보기에는 너무 많다.
표준 모형은 입자 물리학의 거의 모든 실험 결과를 오차 범위 안으로 설명한다.
그러나 표준모형은 중력을 다루지 않는다.
또 표준 모형은 중성미자를 무질량 입자로 다루지만, 실제로 중성미자는 아주 작지만 영이 아닌 질량을 가진다
(중성미자 진동). 이 질량이 어떤 종류인지 (즉 중성미자가 디랙 입자인지 마요라나 입자인지) 아직 확실하지 않다.
또한 표준 모형은 아무런 암흑 물질 입자를 포함하지 않는다. 표준 모형에서 암흑 물질로 간주할 수 있는 입자는
중성미자밖에 없는데, 중성미자는 이론적으로 전체 암흑 물질 양의 소량만을 차지한다.
1. 이동 ↑ 실제 중성미자는 미세하지만 질량을 가진다. 중성미자의 질량을 설명하려면 시소 메커니즘 따위가 필요하다.
2. 정확히 말하면, 쿼크의 질량 기저가 맛깔 기저와 다르다.)
3. 이동 ↑ 실제로, 렙톤 가운데 중성미자는 섞일 수 있다. 이를 중성미자 진동이라고 하며, 이 현상은 폰테코르보 마키
나카가와 사카타 (PMNS) 행렬에 의하여 나타낸다. 즉, 실제로 세 종류의 렙톤 수는 표준 모형과 달리 개별적으로
보존되지 않는다.
4. 이동: 가 나 다 표준 모형에서 중성미자의 질량은 정의할 수 없다.
5. 이동 ↑ 다시 말해, 강력의 SU(3)는 쿼크에 3중항 표현으로 작용한다.
6. 이동 ↑ 양자 색역학의 색은 이름 밖에는 가시광선의 색과 무관하다.
7. 이동 ↑ 즉, 리 대수 U(3)=SU(3)×U(1)에서 가환하는 U(1)을 제외하는 것.
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첫댓글 우주를 과학적으로 알아간다는 것이 매우 어렵지만, 아주 재미있네요^^... 그 어떤 철학, 그 어떤 무엇보다도^^... 우주의 실체적 본질을 깨닫는 것이^^...
네~ 가시광선님.
요즘 제가 뿅 빠져있는 곳이 있습니다. "박자세" _ 박문호 자연과학세상 입니다.
이 카페 아래폴더에 이 분의 강의를 모아 놓았습니다.
빅뱅에서 생명의 탄생까지 너무나 과학적이고 실증적입니다.
좀 지루하실지 몰라도 박사님이 하시는 말씀에는 우리들의 뿌리와 감동이 있습니다.
시간 되시면 강의 들어 보세요. 감동의 전율입니다 ^^
@白山 넵~~,저도 이카페에 5월에 올려졌던 '박자세' 를 보고 '박자세' 홈페이지 회원가입해서 5월 부터 3강 '우주의 진화 137억년' ~ 12강 Fe 보웬도표 까지 1독하고 지금 2독 중입니다. 너무나 재미있습니다. 그런데 저는 Top Down 방식의 공식풀이가 너무 좀 어렵습니다. 그래서 공식은 당연히 맞다고 보고 중요공식 몇가지는 외우고, 나머지는 대충 대충 넘어갑니다. 개념을 이해 하는 것 위주로 공부하고 있습니다.^^~~... 덕분에 인생2막에 너무나 궁금했던 것들을 깨닫게 되었습니다. 감사합니다.^^...
저도 우주과학에 입문한게 2008년도 부터니까, 벌써 7년이 되었군요ㅎㅎ^^...
@가시광선 아~ 그러셨군요.
참 잘하셨습니다. 멋지십니다.
나의 근원을 알고, 나의 끝을 알며 산다는 것이 얼마나 중요한 일일까요?
이런 동지들이 몇천만명 됬으면 좋겠습니다. 딱 한번 뿐인 삶이 헛삶이 되지 않도록요.
늘 함께 하시는 가시광선님께 응원드립니다. ㅎㅎ^^