존재 그리고 물질의 정의

우주,고요의바다

장,물리학에서 정의한 우주

가시적 물질 렙톤과 쿼크의 산물

입력시간 : 2019-08-09 08:05:06 , 최종수정 : 2019-08-13 11:34:08, 김태봉 기자

존재와 물질의 정의


쉬운 질문들이 가장 답하기 어렵다.

존재란 무엇인가?

왜 존재하는가?

왜 그렇게 존재하는가?

 

물질은 분자로, 분자는 다시 원자로,그리고 이것들은 기본 입자로 만들어졌다.

그럼, 기본입자가 가장 작은 입자라면 기본입자는 뭘로 만들어질까?

간단한 답을 얻기 위해, 간단하게 생각해보자.

 

우주를 깔끔하게 발라내 보자.

물질, 반물질, 파동, 입자 모두 지워버리고 완전히 텅 빈 공간을 생각해 보자.

빈 공간이란 무엇일까?

우리가 진공이라 부르는 것이 '빈 공간'인가?

 

원자도, 물질도 전혀 없다면 진짜로 아무것도 없을까?

아무것도 없는데 모든 것을 만들 순 없다. 빈 공간은 마치 고요한 바다와 같다.

아무 일도 없으니 파도도 없지만, 강한 바람이 파도를 만들 수 있다.

 

우리 우주도 이런 식이다 사방군데 잔잔한 바다뿐이다.물리학에선 이를 ''이라한다.

꽤나 이해하기 힘들겠지만 전자기파를 예로 들어보자.

전자기장에 변화가 생기면 파동에서 광자가 만들어진다. 광자가 바로 우리가 보는 빛이다.

빛 뿐만 아니라 모든 입자가 이런 식이다.

 

제각각의 장에서 여러 입자가 나온다. 전자기장처럼 전자장이 온 우주에 깔려있다.

작은 변화가 전자를 만들어 낸다. 우주의 장은 세가지 종류의 17 개의 입자를 만든다.

렙톤과 쿼크, 보손이다 전자와 뮤온, 타우 입자는 렙톤에 들어간다. 각각에 대응하는 세가지 중성미자도 함께 들었다. 다음은 쿼크다. 원자핵을 만드는 입자다. 뭉쳐서 원자핵의 양성자와 중성자를 만들기도 한다.

 

렙톤과 쿼크를 합쳐 물질 입자라 한다. 눈에 보이는 모든 건 다 이들이 만들었다.

들이마신 공기나 머리 위의 태양, 있다고 끝은 아니다. 뭔가 할 일이 있어야한다.

철학적으로 보자면, 어떤 물질의 성분이 그 존재 자체의 다수를 차지하는 것이다.

 

여기서 보손과 장이 나타난다 물질의 장에서 쿼크와 렙톤이 만들어질 때, 힘의 장에서 보손이 만들어진다 우주의 법칙을 힘으로 보는 것이다. 여기서 네가지 기본 힘이 나온다.

전자기력, 중력, 강력, 약력이다. 이 힘이 우주 게임의 규칙을 정하고 입자들이 어떻게 움직이는지를 결정한다.

 

비숍은 대각선으로만 움직이고 질량이 없는 입자는 광속으로 움직이며 나이트는 건너뛰고 중력은 끌어 당긴다. 입자끼리의 간섭은 힘이 결정한다이 힘이 입자를 뭉쳐 우주 속 모든 물체를 만든다.

 

행성의 공전과 사과가 떨어지는 것이 중력의 전부가 아니다. 하나의 법칙으로서 물질이 서로를 끌어당기게 하고, 행성과 별을 만든다. 겨우 자석이나 전구를 만들려고 전자기력이 있는 게 아니다. 모든 원자간 결합을 관장하여 분자를 만드는게 전자기력이다

 

힘과 입자는 모든 존재의 부속과 같다 보손은 입자를 오가며 서로를 연결한다. 그리고 입자가 어떻게 움직여야 하는지 알려준다. 입자끼리의 상호관계는 거기에 맞는 힘이쓰인다.

예를들어, 쿼크는 전자기력과 강력으로 상호관계가 형성된다. 그러나 전자는 강력은 안 쓰고 전자기력만 쓴다.

 

쿼크는 서로를 강력으로 묶는데 글루온을 쓴다. 양성자는 전자와 광자를 주고 받으며 전자기력을 미친다. 결국 쿼크는 원자핵 안에 갇히고 전자는 전자기력에 끌려 원자를 만든다. 물론 생명이나 초신성, 컴퓨터같이 우주는 훨씬 난잡해 보이지만 껍데기만 그럴싸하지 아주 자세히 들여다보면 장에서 튀어나온 17개의 입자와 네 가지 규칙의 장난일 뿐이다.

 

앞서 나온 기본 입자가 모든 존재를 만든다. 입자 물리학에서 이를 표준 모형이라한다.

장의 바다에서 튀어나와 우주의 힘에 끌려다니는 작은 소란이다.

힘이란 무엇인가?

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