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기묘 쿼크
물리학의 기본 입자 위키백과, 무료 백과사전
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야릇한 쿼크 혹은 야한 쿼크(영어: strange quark 야릇한 쿼크[*], 冶妙quark, 기호: s)는 기본 입자인 쿼크 중 세 번째로 가벼우며, 쿼크로 이루어진 강입자에서 발견된다. 야릇한 쿼크를 지니는 강입자로는 케이온(
K
), 기묘 디 중간자 (
D
s), 시그마 중입자 (
Σ
), 그리고 다른 야한 입자들이 있다.
IUPAP에 따르면 기호 s가 공식 이름이고, 간혹 쓰이는 기묘하다는 말은 기억하기 편하게 하기 위한 것이다.[2] sexy라는 이름도 사용해 왔었는데 그 이유는 u (“up”)와 d (“down”) 쿼크의 I3 값은 각각 +1/2과 −1/2인 반면에 s 쿼크의 I3 값은 0이기 때문이다.[3]
매운 쿼크와 함께 물질 2세대를 이루며, 전하는 −1/3 e이고 정지 질량은 95+5
−5 MeV/c2이다.[1] 다른 쿼크와 마찬가지로, 야릇한 쿼크는 스핀이 1/2인 기본 페르미온이며, 4가지의 기본 상호작용의 영향을 받는다:중력, 전자기력, 약한 상호작용, 강한 상호작용. 야릇한 쿼크의 반입자는 야릇한 쿼크에서 전하와 같은 일부 특성이 크기는 같고 부호가 반대인 야한 반쿼크(종종 좀 야한 쿼크라고도 불린다)이다.
1947년에 야한 입자(야릇한 쿼크를 지니는 입자)가 처음으로 발견되었지만, 야릇한 쿼크(와 위 쿼크, 아래 쿼크) 자체의 존재는 1964년에 머리 겔만과 조지 츠바이크가 강입자의 팔정도 분류를 설명하기 위해 가설세워졌다. 쿼크의 존재에 대한 첫번째 증거는 1968년에 스탠퍼드 선형 가속기 센터의 심층 비탄성 산란 실험에서 나타났다. 이 실험은 팔정도를 설명하기 위해서 위 쿼크와 아래 쿼크, 그리고 그 연장에서 야릇한 쿼크의 존재를 확인시키게 되었다.
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역사
20세기 초반, 입자 물리학의 초창기에는 양성자, 중성자, 그리고 파이온과 같은 강입자들이 기본 입자라고 여겨졌다. 하지만 새로운 입자들이 발견됨에 따라 '입자 동물원'은 1930~1940년 대에 몇 안되던 입자들에서부터 1950년 대에는 수십 개에 달하게 되었다. 일부 입자들은 다른 입자들 보다 수명이 길었지만 대부분의 입자들은 강한 상호작용에 의해 붕괴되어 평균 수명이 대략 10−23 초 정도 된다. 이 입자들이 약한 상호작용에 의해 붕괴되면 평균 수명이 대략 10−10 초 정도 된다. 이 붕괴에 대해서 연구하는 동안 머리 겔만(1953년)[4][5]과 니시시마 카즈히코(1955년)[6]는 평균 수명이 긴 입자들의 '기묘함'을 설명하기 위해 기묘도(니시시마는 에타 중간자(
η
)가 발견된 후, 에타-전하(eta-charge)라고 불렀다)의 개념을 발전시켰다. 겔만-니시시마 공식은 이러한 기묘한 붕괴를 이해하기 위한 노력의 결과이다.
이들의 노고에도 불구하고, 각각의 입자들 간의 관계와 기묘한 속성의 근거가 되는 물리적 기반이 여전히 불분명했다. 1961년에 들어서, 겔만[7]과 유발 네만[8]은 각각 독자적으로 팔정도라 불리고 SU(3) 맛깔 대칭라고도 알려진 강입자 분류 계획을 제안했다. 이 계획은 강입자를 아이소스핀 다중항으로 정렬했다. 아이소스핀과 기묘도의 물리학적 근간은 1964년에 겔만[9]과 조지 츠바이크[10][11]가 독자적으로 그당시 위, 아래, 기묘 쿼크로만 이루어져 있었던 쿼크 모형을 제안했을 때 설명되었다.[12] 위와 아래 쿼크는 아이소스핀의 전달체이고, 기묘 쿼크는 기묘도를 전달한다. 쿼크 모형이 팔정도를 설명했으나, 쿼크의 직접적인 증거는 1968년 스탠퍼드 선형 가속기 센터에서 나오기 전까지는 없었다.[13][14] 심층 비탄성 산란 실험의 데이터를 설명하기 위해서는 양성자는 세부 구조가 있고, 또한 양성자가 더 기본적인 입자 세 개로 이루어져 있다는 것을 나타내었다. (즉 쿼크 모형을 인정하는 것이다)[15]
처음에 사람들은 이 세 입자를 쿼크로 받아들이기보다는 리처드 파인먼의 쪽입자 해석을 선호했었지만,[16][17][18] 시간이 흐르면서 쿼크 모형이 점차 받아들여졌다. (11월 혁명 참고)[19]
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같이 보기
참고 문헌
더 알아 보기
역사
같이 보기
각주
추가 문헌
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