자신을 인식하는 물질, 존재와 의식... 자연철학적 접근

빛 알갱이는 보존 입자이다. 보존은 spin 이 정수로 주어지는데, 보통은 spin 이 1인 입자들이다. 보존 중 질량이 0인 것은 글루온과 빛 알갱이, 광자이다. 글루온은 강력을 매개하며, 광자는 전자기력을 매개한다. 약력을 매개하는 입자들은 무겁다. 전자기력은 +와 - , 2개의 극성을 가지는 electric charge에 의해서 photon field를 만들며, 강력은 r/g/b 3개의 극성을 가지는 color charge에 의해서 gluon field를 만든다. 광자는 전하가 없기에 광자들 사이에 서로 상호 작용이 없지만, gluon은 2개의 color를 가지기에 그들 사이에 상호 작용하여 베타함수값을 음수로 만들고, 결과적으로 거리가 멀어질수록 점점 강력이 강해지기에 인간들이 쿼크를 절대 볼 수..

양자역학에 관심이 있다면 양자지우개, quantum eraser라는 말을 들어봤을 것이다. 못 들어보신 분도 있을 것이니 간단하게 설명해 보자. 먼저 레이저 포인터로 벽을 비춘다. 거리가 멀면, 벽에 둥글게 초점이 흐려진 붉은 영역이 보일 것이다. 이제, 벽과 포인터 사이에 수직으로 긴 줄을 하나 놓은 후, 벽을 바라보자. 그러면 아래와 같은 간섭 패턴을 관측할 수 있다. 빛은 파동이이고 wire때문에 그 빛은 좌측과 우측으로 갈라져서 벽에 도달할 때에 상쇄 혹은 보강 간섭하기 때문이다. 빛은 파동이다. 빛은 수직 혹은 수평 혹은 회전 편광이 가능하다. 빛을 수직 편광기를 통과시키면 수직 방향 성분만 남고 반대로 수평 편광기를 통과시키면 수평 방향 성분만 남는다. 입체 영화를 우리가 감상할 수 있는 방식..

광자 한 개.. 두개.. 이렇게 셀 수 있다는 말은 우리는 광자를 입자로서 생각한다는 얘기이다. 빛은 파동인데, 이렇게 한 개 두개 조각을 낼 수 있을까? 자주 얘기한 데로, 그것은 가능하다. 그리고, 진정 광자 한개로만 이루어져 있는지도 확인할 수 있다. 그것은 Mach zehnder interferometer라고 불리는 장치를 통해서이다. 아래 그림이 바로 그 장치이다. 장치는 50:50 beam splitter(BS1, BS2)라고 불리는, 광자의 경로를 반은 통과 반은 반사시키는 장치, 그리고, 거울 2개(M1, M2), 그리고 빛 알갱이가 도달하면 울리는 광검출기 D1, D2를 통해서이다. 우리가 관측하려는 단 1개의 광자와 진공에 존재하는 vacuum photon 들이 먼저 첫번째 빔 분리기 ..

양자장론에서 공간에 아무것도 없을 때에도 field는 존재한다. 그리고 불확정성의 원리에 따라 그 field는 항상 요동치고 있다. 이를 quantum fluctuation 혹은 vacuum fluctation이라고 부른다. 이러한 요동은 당연히 에너지를 가지고 있고 이를 zero-point energy (ZPE) 혹은 vacuum energy라고 부른다. 오랫동안 인류의 머리에서 사라졌던 에테르의 부활이다. 광자는 파동이지만 매질이 없다. 따라서 에테르는 없다. 그러나, 광자는 field위에서 요동친다. 에테르는 있다. 진공에 있는 모든 에너지를 모으면 얼마나 될까… 전구 하나에도 전세계 바다를 모두 끓게 만들 수 있는 엄청난 에너지가 스며들어 있다. 그렇게 엄청난 에너지가 공간에 있는데, 어떻게 이 ..

양자역학에 관심이 있다면 양자지우개, quantum eraser라는 말을 들어봤을 것이다. 못 들어보신 분도 있을 것이니 간단하게 설명해 보자. 먼저 레이저 포인터로 벽을 비춘다. 거리가 멀면, 벽에 둥글게 초점이 흐려진 붉은 영역이 보일 것이다. 이제, 벽과 포인터 사이에 수직으로 긴 줄을 하나 놓은 후, 벽을 바라보자. 그러면 아래와 같은 간섭 패턴을 관측할 수 있다. 빛은 파동이이고 wire때문에 그 빛은 좌측과 우측으로 갈라져서 벽에 도달할 때에 상쇄 혹은 보강 간섭하기 때문이다. 빛은 파동이다. 빛은 수직 혹은 수평 혹은 회전 편광이 가능하다. 빛을 수직 편광기를 통과시키면 수직 방향 성분만 남고 반대로 수평 편광기를 통과시키면 수평 방향 성분만 남는다. 입체 영화를 우리가 감상할 수 있는 방식..

강력을 제대로 몇 가지를 더 얘기해야 한다. 이미, SU(3)의 대수적 구조, flavour/color 대수에 대해서 상세히 얘기했으니 남은 것은 게이지 대칭성에 따른 QCD입자들의 운동 방정식을 위한 QCD 라그랑지안에 대한 설명과 Feynman diagram에 따른 입자들간의 상호 작용에 관한 정확한 수학적 묘사일 것이다. QCD 라그랑지안에 대해서만 이번 포스팅에서 간단히 설명하고 후자는 시간이 되면 나중에 하거나, 오늘로 표준 모형에 관한 정리를 마무리하고자 한다. 표준 모형 SM에 대해서 실체적 진실인 것처럼 믿을 이유는 전혀 없다. SM이 완벽하지 않음은 물론, 그것이 본질과 일치하지 않을 가능성이 있음을 이미 많은 물리학자들은 알고 있다. 입자물리의 이해에는 게이지 이론, local gaug..

Color 양자수의 도입은 Gellman의 Baryon decuplet(10중항)에서 그 필요성이 나타난다. 10중항의 세 모서리는 ddd, uuu, sss이다. 복잡한 설명이 있고, 단순한 설명이 있다. 단순한 설명을 따라보자. (ddu)의 경우라면 d가 spin-up, spin-down의 조합을 가지면 파울리의 배타원리에 위배되지 않는다. Xxx의 경우, ground state에서 이것을 피할 방법이 없다. Delta++라는 uuu입자를 보자. 그 입자는 spin 3/2, charge 2로 알려져 있는 입자이다. Spin 1/2인 세 입자로 어떠한 스핀의 조합이 가능할까? 이것은 이전에 포스팅한 angular momentum을 합하는 과정을 정확히 이해하고 있으면 대답이 가능하다. Spin 1/2의 ..

물리학을 공부하면 재미있다. 극복하기까지는 숱한 고비를 넘겨야 하지만, 일단 극복하면 정상에 오른 기분을 잠시 만끽할 수 있다. 곧, 저 편에 다른 봉우리가 보일때까지 말이다. 불행히도 그 기분을 함께 맛볼 수 있는 동도는 몇 명 안되는 것 같다. 1956년의 CP violation은 물리학계를 뒤흔들만큼의 충격을 주었다. 실험 후 1년만에 두 중국 물리학자들은 노벨상을 수상한다. 노벨상 역사상 유례가 없는 스피드이다. 거울에 나를 비추니, 나와 다르게 행동하더라.. 놀랍지 않은가? 약력은 입자들의 모습 바꿈을 얘기한다. 중성자가 양성자로, up quark가 down quark로 등등등… 약력의 작용이 없었다면 원자핵은 유지가 될 수 없고, 따라서 세상은 존재하지 않을 것이고 태양은 빛을 발하지 못하고,..