기본 상호작용

개요

基本相互作用. 영어: Fundamental Interaction

우주에 존재하는 기본적인 네가지 힘(상호작용)을 합쳐 기본 상호작용이라 한다. 정확히 말하자면, 게이지 보존에 의해 매개되는 소립자간의 상호작용이다.

오늘날의 통일장 이론에서는 이러한 상호작용이 게이지 보손의 교환에 의해 발생하는 것으로 여겨지며, 입자의 대칭성에 대한 연구에서는 이러한 상호작용이 높은 에너지 상태에 있어서는 그 차이가 없어진다고 여겨진다.

상호작용	매개체	상대적 세기	유효거리 (m)
강한 상호작용	글루온	1038	10-15
전자기력	광자	1036	∞(힘은 r2에 반비례)
약한 상호작용	W/Z 보손	1025	10-18
중력	중력자	1	∞(힘은 r2에 반비례)

참고로 고등학교 물리1에서 그대로 배운다.

2015년 교육 과정에서 빠진다고 한다. 양자 관련 단원이 있을텐데 왜 빼는지 의문.

처음에는 전자기 상호작용과 약한 상호작용이 통일되어 고에너지 물리학 실험에 의해 입증되었다. 그리고 지식이 축적되면서, 중력을 제외한 세가지 상호작용을 통일하는 대통일 이론이 연구되고 있으며, 여기에 중력까지 아우르는 모든 것의 이론 역시 연구되고 있다.

모든 것의 이론의 유력한 후보는 초끈이론, 루프 양자 중력 이론이 있다.

제 5의 힘?

2000년대에 의심받다가 2010년대 쯤 들어서 슬금슬금 나온 가설로 약한 상호작용으로 인해 붕괴된 입자의 각도가 요상하게 나와 물리학계에서 불타오르기 시작했다. 이런 현상을 일으키는 입자를 X17이라고 한다. 참고로 이거 임시 이름이.

2020년대에 뮤온 g-2 실험을 각잡고 다시 하면서 제5의 힘의 가능성이 열리고 있다. 설마 기본 상호작용도 인피니티 스톤 마냥 6개나 있는거 아님? 핑거 스냅 마렵노...

특유의 간지

이름도 이렇고 구성요소도 그렇다 보니 이거 보고 물리덕후 되는 바보들이 많다.

중력... 전자기력... 약력... 강력... 존나 인피니티 스톤 같다. 이게 스톤 형태로 있었다면 누군가가 다 모아서 인구 절반이나 행성을 빠사삭 했을 듯....

그 중에서 지금 너와 내가 느끼거나 보는거

중력이다. 그리고 너가 심심할 때 가지고 노는 자석.

사실 우리가 평소에 느끼는 힘들은 중력 빼면 죄다 전자기력이다. 핵력들은 범위가 존나 좆만해서... 반데르발스 힘같은 것들 조차 죄다 전자기력임. 근데 예외적으로 마찰력은 원리가 아직 설명되지 않음. 근데 이새끼도 일단 전자기력은 확실.

이래서 매그니토같은 능력자들이 짱짱 센 이유다. 물론 활용 잘 못하면 병신이지만...

강력

Strong Force 강한 상호작용(strong interaction)이라고도 한다.

자연계의 네 가지 기본 상호작용 중 하나이다. 상호작용 중 가장 강력하다.

근데 작용되는 거리가 10-15정도로 개십좆만하다. 이뭐병. 하지만 얕보다간 큰코 다친다.

본래는 원자핵이 전자기력의 반발을 이기고 묶게하는 힘으로 여겨졌다. 쿼크가 확인된 이후 그힘 자체가 강력은 아니지만 강력의 효과로 원자핵이 결합하는 것은 사실로 밝혀져 핵을 결합시키는 힘은 핵력, 또는 잔류 강한 핵력이라고 한다.

현재의 강력은 양자색역학에 의한 쿼크와 글루온의 결합력을 일컫는다.

원자핵을 묶는 핵력에서는 중간자가 오감. 대표적인게 파이온.

중력이 이 힘을 이기게 되면 중력 붕괴를 더이상 막을 수 없게 되고 해당 천체는 블랙홀이 되버린다.

이 강한 상호작용을 초능력을 이용해 자유자재로 조종하게 되면 너는 무시무시한 존재가 된다. 그 이유는 수틀리면 얼마든지 인류 문명을 석기시대로 되돌릴 수 있기 때문..! 또다른 핵무기.

또 다른 핵무인 만큼 헬지구에 절실하다. 뒈져야할 사악한 새끼들이 너무나도 많다.

갓 오브 하이스쿨에서

공기 원자의 원자핵을 강제로 분열시켜서 핵폭발을 일으킬 줄 알았더니 원기옥 만들더라. 거기다가 그 원기옥을 떨구는 줄알았더니 지랄같은 충격파만 내고 있다. 항성풍인가..?

그리고 빅뱅이 아니라 신성이라해도 꽤 간지나는데....

더 킹: 존나 커다란 원기옥 소환!

떨구는 줄 알았는데.. 알고보니 아니더라. 지랄같은 충격파만 내고 있음.

관련 이론

전약 통일 이론

Electroweak Force, Electroweak theory

전자기약력이라 불리는 것을 말함. 미국의 셸던 리 글래쇼, 스티븐 와인버그, 파키스탄의 무함마드 압두스 살람이 이걸 연구한 덕에 1979년 노벨물리학상 받았다.

대통일 이론(초강력)

중력을 제외한 세가지 상호작용을 통일하는 이론이다.

초 힘

개요

모든 것의 이론 Theory Of Everything (TOE).

만물 이론. 혹은 모든 것에 대한 이론.

인간이 현재 인지하고 있는 4가지 거대한 힘을 하나로 묶은 상상의 이론. 실험적으로 증명된 것이 하나도 없으며 과거 양자역학이 그랬던 것처럼 언젠가는 확실히 정립될 것이라 생각하고 있다. 현대 물리학의 가장 중요한 과제.

기본 상호작용이 하나의 힘으로 융합된 것을 초 힘(Super Force)라고 한다.

왜 과학자들이 여기 존나 집착하냐면, 양자역학과 상대성 이론의 부조화 때문이다. 참고로 강력, 전자기력, 약력 셋이 각각 10²~10⁹ 정도만 크기에 차이가 있지만, 중력 혼자 나머지 세 힘과 10²⁰ 이상의 스케일 차이가 날 정도로 약하다. 현재까지 측정한 가장 작은 중력이, 90mg이나 되는 관측가능한 금 구슬 2개 사이에서 측정한 0.0000000000009 뉴턴이다.

일반적인 미시 세계에서는 중력은 없는 힘이나 마찬가지지만, 중성자별이나 블랙홀 등 중력이 매우 큰 영향력을 발휘하는 시점에서는 나머지 세 기본 상호작용이 중력의 영향을 받게 될 것이다. 즉 이 이론이 제대로 갖춰진다면 우리는 관측할 수 없는 블랙홀 안 특이점 같은 상황을 수학적으로 예측할 수 있게 될 것이다.

또한 더 나아가면 빅뱅 이전, 모든 것이 하나의 점에 모여있던 상태를 어떻게 정의할지에 대해 여러 가설을 내놓을 수 있게 될 것이다. 이렇게 매력적인 이론이다 보니, 아직 유사과학 수준인 초끈이론 신봉자가 그리도 많은 것이다.

근황

뮤온 g-2 실험해서 이상한 뭔가가 발견되어 4가지가 아니라 5가지라는 가능성이 생겼다. 이게 정말로 새로운 상호작용이라면 또 통합해야할 것이 생겼다는 거다.