시각화: 아원자 입자와 자연의 기본 힘

[이매진]

시각화: 아원자 입자와 자연의 기본 힘

https://www.visualcapitalist.com/subatomic-particles-and-standard-model/

입자 물리학의 표준 모델

당신은 우주의 모든 것이 물질로 구성되어 있다는 생각에 익숙할 것입니다 .

어떤 물체를 가져다가 그 분자 구조를 확대하면 결국 원자에 도달하게 됩니다. 원자는 양성자와 중성자로 구성되고 전자로 둘러싸인 핵으로 구성되는 물질의 기본 단위입니다.

당신이 모르는 것은 원자보다 더 작은 입자가 있다는 것입니다! 이것들은 기본 입자이며 원자와 우리 주변의 모든 것을 만드는 자연의 가장 기본적이고 환원 불가능한 구성 요소입니다.

20세기 후반에 과학자들은 입자 물리학의 표준 모델 로 알려진 집단 이론에서 이러한 아원자 입자의 "가족 초상화"와 이들이 어떻게 상호 작용하여 힘을 생성하는지 확인했습니다 . 우리는 이 모델을 탐구하고 전체 우주를 채우고 지배하는 입자를 소개합니다.

기본 아원자 입자

기본 입자에는 두 가지 유형이 있습니다. 원자와 우리 주변의 모든 것을 구성하는 물질 입자와 물질 입자가 서로 상호 작용할 수 있게 하는 힘을 생성하는 힘 입자입니다.

거시적 규모에서 화학 원소는 모양, 맛 또는 서로 반응하는 방식과 같은 물리적 특성에 따라 우리에게 다르게 나타납니다. 원자 수준에서 이러한 차이는 보다 기술적이고 덜 명확한 고유한 특성(예: 질량, 전하 및 양자 스핀)에 기반을 두고 있습니다.

찾다:

아원자 입자유형

위로 (u)	쿼크
아래로 (d)	쿼크
참(c)	쿼크
이상한 (들)	쿼크
탑(t)	쿼크
바닥(b)	쿼크
전자(e⁻)	렙톤
전자 중성미자(νe)	렙톤
뮤온(μ⁻)	렙톤

17개 항목 중 1~9개 항목 표시 중

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기본 입자는 이러한 특성과의 유사성 또는 유사성을 기준으로 분류됩니다. 표준 모형에서 이러한 입자는 세 가지 주요 그룹으로 배열될 수 있습니다.

• 쿼크

  쿼크는 더 큰 집합체를 만들기 위해 2~3개의 그룹으로 형성되는 물질 입자입니다. 그것들은 다양한 '맛'으로 나오며 '강한 힘'이라는 근본적인 힘으로 인해 서로 단단히 묶여 있습니다. 이 쿼크 결합은 원자핵 내의 양성자와 중성자를 모두 구성합니다.

• 렙톤

  렙톤도 물질 입자이지만 강한 힘에 참여하지 않는다는 점에서 쿼크와 다릅니다. 원소의 핵 주위를 회전하는 전자는 렙톤의 한 예입니다.

• 보존

  보존은 힘을 전달하거나 힘을 매개하는 입자입니다. 쿼크와 렙톤은 이를 교환하여 기본 힘을 생성합니다.

17개의 물질 입자가 확인되었지만 오늘날 일상적인 물질에는 "위" 및 "아래" 쿼크, 전자 렙톤, 전자의 중성미자 등 4개만이 존재한다는 점은 흥미롭습니다. 나머지는 빅뱅 직후에 존재했으며 현재는 먼 우주 광선이나 가속기에만 존재합니다.

근본적인 힘을 무너뜨리는 것

모든 아원자 입자는 서로 다른 방식으로 상호 작용하여 위에서 언급한 기본 힘(또는 상호 작용)을 생성합니다. 두 입자가 상호 작용할 때 두 입자 사이에 보존을 교환할 수 있으며, 이것이 둘 사이의 힘을 매개합니다.

• 전자기학은 전하와 함께 발생하고 광자의 교환에 의해 수행되는 서로 다른 원자를 함께 묶는 상호 작용입니다.
• 약력은 원자 의 붕괴를 담당하며 Z 보존과 W 보존의 교환으로 인해 발생합니다. 핵융합 과 핵분열 에 참여합니다 .
• 강한 힘은 원자핵과 같은 더 큰 입자를 형성하기 위해 쿼크를 "접착"하는 것입니다. 글루온의 교환으로 인해 이러한 힘이 발생합니다.

누락된 힘 중 하나는 중력인데, 이는 표준 모델로는 아직 설명할 수 없습니다. 중력자라고 불리는 가상의 입자는 태양계와 우주를 하나로 묶는 결합력일 수 있습니다.

표준 모델의 미래

표준 모델은 이러한 입자의 동작을 예측하고 설명하는 능력으로 인해 현대 물리학에서 높이 평가되지만 여전히 진행 중인 작업입니다.

1960년대에 피터 힉스(Peter Higgs)는 입자가 질량을 얻는 방법을 설명하는 데 도움이 되는 모델 퍼즐의 누락된 조각을 이론화했습니다. '힉스 보존' 또는 '신의 입자'라고 불리는 이 입자는 스위스 제네바의 CERN 과학자들이 마침내 2012년에 이를 확보하기까지 반세기가 걸렸습니다.

그리고 과학자들은 또 다른 기본 입자인 중력자가 존재할 수 있다고 예측합니다. 현재로서는 아원자 입자 와 그 특성을 탐구하고 현대 양자 이론과 역학을 발전시키는 작업이 계속되고 있습니다.