표준 모형의 기본 입자 길라잡이
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표준 모형의 기본 입자 길라잡이
  • 정진훈 기자
  • 승인 2012.05.08 23:52
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표준 모형에서 가장 기본이 되는 입자는 쿼크, 경입자, 힘을 매개하는 전달 입자다. 또, 입자들은 각각 대응되는 반입자를 갖고 있다. 디랙은 전자에 관한 자신의 디랙 방정식에서 음의 에너지를 갖는 전자를 예측했는데, 이를 양전자라고 이름 붙였다. 후에 실제로 발견된 양전자는 표준 모형의 다른 입자도 반입자가 존재할 수 있다는 가능성을 보여주었다. 실제로 표준 모형의 모든 입자에는 대응되는 반입자가 존재한다.

쿼크는 세대별로 짝을 지을 수 있는데, 1세대는 위(up)와 아래(down), 2세대는 맵시(charm)와 야릇한(strange), 3세대는 꼭대기(top)와 바닥(bottom)으로 나눈다. 이러한 쿼크가 세 개가 모이면 중입자(baryon)가 되는데 이는 무겁다는 뜻의 그리스어 ‘barys’에서 유래했다. 쿼크와 반쿼크가 결합하면 중간자(meson)가 되며, 중입자와 중간자를 강입자(hadron)라고 부른다. 강입자는 크다는 뜻의 그리스어 ‘hadros’에서 유래한 이름에 걸맞게 큰 질량을 갖고 있다.

각 세대에 따라 상대적으로 가벼운 입자도 있는데 이를 경입자(lepton)라고 한다. 경입자 중에서도 중성미자(neutrino)는 질량이 거의 0에 가까울 정도로 작거나 0일 것으로 예측하고 있다. 1세대 경입자는 전자와 전자중성미자, 2세대에는 뮤온(muon)과 뮤온중성미자, 타우온(tauon)과 타우온중성미자가 존재한다.

또한, 힘 매개 입자와 힉스(Higgs) 입자가 표준모델을 구성하고 있다. 발견되지 않은 입자는 힉스 입자 하나뿐이며, 이 입자들의 조합으로 수백 가지의 소립자들이 예측, 발견되었다.

표준 모형은 현재까지는 큰 오차 없이 힘과 입자 간의 관계를 설명하고 있다. 하지만 이 모형이 최종적으로 우주를 설명할 수는 없으며, 다양한 각도에서 표준 모형을 확장하고 개선하기 위한 노력이 계속되고 있다.



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