일상의 심리학

힉스장(Higgs Field)   아래에서는 힉스장(Higgs Field) 을 “질량을 주는 장” 수준을 넘어서, 표준모형(Standard Model) 내부에서의 역할, 대칭성(Symmetry)과 자발적 대칭성 깨짐(Spontaneous Symmetry Breaking)의 구조, 왜 W/Z 보손이 무겁고 광자(photon)는 질량이 없는지, 힉스 보손(Higgs boson)이 무엇을 ‘증명’하는지, 아직 남아 있는 열린 문제들(암흑물질, 안정성, 초기우주) 까지 깊이 있게 들어가겠습니다. 수식은 최소화하고 개념의 정확성을 우선하겠습니다. 1. 힉스장은 “질량의 원천”이 아니라 “대칭을 보존하는 방식”이다 힉스장을 이해하려면 먼저 표준모형(Standard Model) 이 어떤 틀인지 알아야 합니다. 표준모형은 전자기력(electromagnetism), 약력(weak force), 강력(strong force) 중에서 특히 전기약 이론(electroweak theory) 이 매우 중요합니다. 전기약 이론은 대칭성(symmetry)을 기반으로 세워졌습니다. 핵심은: 이론은 어떤 게이지 대칭(gauge symmetry) 을 가져야 하고 그 대칭이 유지되어야 이론이 일관되고(renormalizable) 예측이 가능하다 그런데 실험은 분명히 말합니다. 약력의 전달자 W⁺/W⁻/Z⁰는 아주 무겁다 전자기력의 전달자 광자(photon)는 질량이 0 이다 여기서 모순이 생깁니다. 게이지 대칭을 그대로 유지하면 게이지 보손(gauge boson)은 원칙적으로 질량을 갖기 어렵다. 즉, “그냥 질량을 넣어버리면” 이론이 망가집니다. 그래서 힉스는 “질량을 주되, 대칭을 깨지지 않은 방식으로 주는 장치”로 등장합니다. 2. 자발적 대칭성 깨짐(Spontaneous Symmetry Breaking) : 법칙은 대칭인데, 상태는 대칭이 아니다 자발적 대칭성 깨짐(Spontaneous Symmetry Breaking, SSB) 은 힉스장의 영혼 같은 개념입니다. 법칙 ...

양자장 이론이란 1. 양자장 이론(Quantum Field Theory)이 등장한 이유 양자장 이론은 “새로운 아이디어”라기보다 필연적인 귀결 입니다. 20세기 초 물리학은 두 개의 거대한 이론을 갖게 됩니다. 양자역학(Quantum Mechanics) 상대성이론(Relativity) 문제는 이 둘이 서로 맞지 않았다 는 점입니다. 고전 양자역학의 한계 양자역학은 전자 광자 같은 미시 세계를 매우 정확히 설명했지만, 특수상대성이론(Special Relativity) 과 결합하면 문제가 생겼습니다. 예: 입자는 동시에 생성·소멸될 수 있음 에너지와 질량이 변환됨 (E = mc²) 👉 기존의 “입자 개념”으로는 더 이상 설명이 불가능해졌습니다. 그래서 물리학은 질문을 바꿉니다. “입자가 근본인가?” “아니면 그보다 더 깊은 무언가가 있는가?”   2. 핵심 전환: 입자 → 장(Field) 고전적 세계관 입자 = 기본 단위 장 = 입자가 만들어내는 부산물 양자장 이론의 세계관 장(Field)이 기본 입자(Particle)는 장의 상태(state) 이것은 단순한 관점 차이가 아니라 존재론적 전환(ontological shift) 입니다. 3. 장(Field)이란 정확히 무엇인가 전문적으로 말하면, 장(Field)이란 공간과 시간의 모든 지점에 정의된 물리적 자유도(degree of freedom) 입니다. 쉽게 말하면: 공간의 각 점마다 “가능한 상태”가 있고 그 상태가 시간에 따라 변한다 이것이 장입니다. 중요한 점은: 장은 공간 위에 얹힌 것이 아니라 공간-시간(spacetime)과 함께 정의된다 는 것입니다. 4. 양자화(Quantization): 장을 양자적으로 다룬다는 것 양자장 이론의 이름에는 두 단어가 있습니다. Quantum Field 즉, 👉 장을 양자화한다 는 뜻입니다. 장을 양자화하면 무슨 일이 생길까? 장은 연속적인 파동이 아니라 특정 에너지 단위로만 진동 가능 이 진동의 최소 단위가 바로 입자 전문 용어로: 입자 = 장의 들뜸 ...