04. 기본입자(Elementary Particle)

 

4. 1. 일반 상대성 이론(General Relativity)

 

- 가속좌표계(Rindler Coordinate): 가속도 운동(시간에 따라 속도가 변함)을 하는 좌표계.

 

- 관성력(Inertial Force): 가속좌표계 안에 있는 관찰자가 관성에 의해 느끼는 가상적인 힘.

 

- 관성력의 방향은 좌표계의 가속도의 방향과 반대방향이다.

 

  1) 엘리베이터가 위쪽으로 올라가면서 속도가 증가할 때, 가속도의 방향은 위쪽이고, 관성력의 방향은 아래쪽이기 때문에 사람의 몸무게가 증가하게 된다.

 

  2) 엘리베이터가 아래쪽으로 내려가면서 속도가 증가할 때, 가속도의 방향은 아래쪽이고, 관성력의 방향은 위쪽이기 때문에 사람의 몸무게는 감소하게 된다.

 

  F = -ma.

 

 

- 일반 상대성 이론의 원리(Principles of General Relativity).

 

  1) 중력과 관성력은 구별할 수 없다.

 

  2) 중력에 의해 빛이랑 공간은 휘어진다.

 

  3) 중력이나 관성력이 작용하면 시간은 천천히 흐른다.

 

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4. 2. 기본입자(Elementary Particle)

 

- 적색 편이(Red Shift): 흡수 스펙트럼에서 흡수선의 위치가 원래 위치에 비해 파장이 긴 빨간색 쪽으로 치우치는 현상.

 

  광원이 관측자로부터 멀어지고 있을 때 발생.

 

- 허블 법칙(Hubble’s Law): 은하가 멀어지는 속도는 은하까지의 거리에 비례한다.

 

  v = Hr (v: velocity, r: Distance, H:Hubble Constant)

 

- 우주의 나이는 허블상수의 역수이다.

 

 

- 우주에는 4가지 기본상호작용인 중력, 전자기력, 강력, 약력이 있다.

 

  1) 중력(Gravity): 질량을 가진 물체사이에 서로 끌어당기는 힘.

 

  2) 전자기력(Electromagnetic Force): 전기력과 자기력을 통합하는 하나의 힘.

 

  3) 강력(Strong Force): 원자핵을 구성하는 핵자들이나 쿼크들 사이에 작용하는 힘.

 

  4) 약력(Weak Force): 베타붕괴와 같은 핵 현상에 관여하는 힘.

 

  힘의 크기는 강력 > 전자기력 > 약력 > 중력 순이다.

 

- 우주의 초기에는 위 4가지 힘이 하나로 통일된 상태에 있었다고 생각한다.

 

 

- 랩톤(Lepton).

 

  1) 물질을 구성하는 입자로 중력, 전자기력, 약력에 관여(중성미자는 중력과 약력)하며, 쿼크와는 달리 독립적으로 존재하면서 물질을 구성한다.

 

  2) 전하량이 -1 인 전자, 뮤온, 타우와 전하량이 0인 전자 중성 미자, 뮤온 중성 미자, 타우 중성 미자 총 6종류가 있다.

 

  3) 중성미자는 질량은 거의 없고, 다른 입자들과 거의 상호작용을 하지 않는 입자.

 

 

- 쿼크(Quark).

 

  1) 중력, 전자기력, 강력, 약력에 관여하며, 독립적으로 존재하지 않고 여러 개의 쿼크가 모여 물질을 구서한다.

 

  2) 전하량이 +2/3 인 쿼크 3종류, 전하량이 -1/3인 쿼크 3종류 다 합쳐서 6종류의 쿼크가 있다.

 

  3) 전하량이 +2/3인 쿼크 2개, 전하량 -1/3인 쿼크 1개가 모여 양성자를 구성.

 

    전하량이 +2/3인 쿼크 1개, 전하량 -1/3인 쿼크 2개가 모여 중성자를 구성.

 

   

- 매개입자(Force Carriers): 4가지 기본상호작용을 매개하는 입자.

 

  1) 중력: 중력자(Graviton, 아직 발견되지 않음).

 

  2) 전자기력: 광자(Photon).

 

  3) 강력: 글루온(Gluon, 쿼크들 사이의 강력 매개), 파이온(Pion, 핵자들 사이의 강력 매개)

 

  4) 약력: Z보손(Boson), W보손.

 

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