🚀궤도사령부(궤도)

궤도님 양자역학 전문가 등판! 영상 질문 있습니다.

궤도

qzlaej

22.12.29

질문을 4개로 나눠서 하겠습니다.

4대 힘 중 전자기력은 매개입자인 광자가 질량이 없으니 게이지 대칭이 깨지지 않았다고 본 것이고 약력과 강력은 매개입자가 질량이 있어서 게이지 대칭이 깨진 것인가요?
또 게이지 대칭이 깨지며 질량이 부여될 때 힉스입자가 관여한다고 생각하면 맞는 생각일까요?
그렇다면 중력은 어떤 경우인가요?
게이지 대칭은 c대칭 p대칭 t대칭 전부 해당하는 것인가요? 아니면 cpt대칭과는 상관이 없는 말인가요?

세계제일의이야기꾼

22.12.30

1. 약력은 맞는데 강력도 매개입자의 질량은 없습니다.

2. 힉스메커니즘은 다른 과정입니다

3.중력도 중력자의 질량은 없다고 예측하고잇습니다.

4. CPT와는 다른 대칭성입니다.

슈윙거팬티도둑파인만

22.12.30

2번 힉스 메커니즘 맞아요. 힉스 장이 자발적 붕괴 되어서 진공에서의 기댓값을 가지게 되고 그 기댓값이 게이지 입자들에게 질량을 주면서 우리가 보게 되는 입자들은 mass eigen state의 입자들(W+ W- Z 광자)이 되는거죠.

qzlaej 글쓴이

22.12.30

1번 질문에 대한 저의 궁금증을 추가로 질문해도 될까요?

약력과 강력이 힘이 유효한 범위가 무한하지 않은 것은 매개입자의 질량이 0보다 크기 때문이라고 알고 있는데

제가 기존에 알고 있던 내용이 틀린 것일까요?

세계제일의이야기꾼

22.12.30

아 맞네요 약력의 게이지입자에 질량을 주는 과정

골드스톤 정리랑 헷갈렸네요

@슈윙거팬티도둑파인만

qzlaej 글쓴이

22.12.30

4번 질문에 대해서도 추가 질문을 하고 싶습니다.

게이지 대칭이 정확히 무얼 말하는 것인가요?

영상에선 거울 속 나와 실제의 나가 만났을 때 게이지 대칭이 깨지지 않는 다면 광자가 나온 다고 말했습니다.

전자와 전자가 광자를 주고 받으며 전자기력이 매개되는 과정 자체를 게이지대칭이라고 보는 것인가요?

질문을 명확히 하자면 매개입자를 주고 받으며 상호작용하는 것과 게이지대칭이 정확히 어떤 관계인지 궁금합니다

세계제일의이야기꾼

22.12.30

핵자들 사이의 힘을 설명하기위해 유카와 히데키가 제안한 유카와 퍼텐셜로 매개입자의 질량을 유추했는데 그게 알고보니 파이 중간자이었습니다.

지금도 중간자들을 이용하여 핵자간의 결합을 설명하기도 합니다.

그리고 후에 핵자는 쿼크로 이뤄져있고 이 쿼크들에겐 글루온이란 매개입자가 따로 있는 것으로 밝혀졌죠

그 글루온은 질량이 없습니다.

근데 강력의 범위가 왜 제한적인가 하면 그건 아직 안 밝혀졌습니다.

설명하는 방식들은 여럿있지만 정설은 아직 정해지지 않았습니다.

@qzlaej

세계제일의이야기꾼

22.12.30

게이지라는건 위상(phase)이라는걸 알고계시면 좋은데

이 위상이라는걸 변형 시켜도 물리는 변하지 않는다는게 게이지 대칭성이고 이 게이지 대칭성을 만족시키기 위해 필요한게 매개입자입니다.

즉 어떤 상호작용이 게이지 대칭성을 만족하면 매개입자를 주고받으면서 작용한다고 보시면 됩니다.

@qzlaej

슈윙거팬티도둑파인만

22.12.30

3번의 경우는 저도 공부해본 적이 없어서 잘 몰루겠네요. 다만 수학적으로는 다른 세 힘과 적히는 방식이 조금 다를지 몰라도 게이지 이론이라고 부르기는 하는 것 같습니다.

이를 이해하려면 게이지가 뭔지 알아야 할 것 같은데요, 게이지라는 것은 어떤 변환에 의해 물리량들이 바뀌어도 우리가 관측하는 값들은 변하지 않는다는 생각입니다. 다른 말로 하면 우리의 이론에 불필요한 상수가 개입되며, 그 상수에 어떤 값을 대입하든 우리의 관측은 변하지 않는다는 뜻 입니다. 가장 쉬운 예시로 모든 에너지값에 같은 상수를 더해줘도 물리는 변하지 않는 상황을 들 수 있습니다. 그리고 중력에도 이런 불필요한 상수들이 이론 안에 자리잡고 있죠. 그래서 게이지 이론이라고 부를 수는 있습니다.

qzlaej 글쓴이

22.12.30

두 분 모두 빠르고 자세한 답변 감사합니다

슈윙거팬티도둑파인만

22.12.30

4번은 어떤 게이지 대칭을 말하는지에 따라 다릅니다만, 약력(SU(2) 게이지 대칭)은 오로지 왼손이 감싸는 방향으로 도는 입자와만 상호작용 합니다.(Left handed particle) 따라서 약력의 게이지 대칭은 P 대칭이 완벽히 깨져있습니다. 그리고 쿼크들 사이의 섞임 정도를 기술하는 CKM 행렬은 T 대칭이 깨져 있습니다. 우리 이론에서 CPT는 안 깨져있으므로 T 대칭이 깨져있다는 뜻은 CP 대칭이 깨져있다는 얘기죠. 게이지랑은 연관 없을 겁니다.(아마..?)

nitride

22.12.30

3. 중력에 게이지 이론을 적용하면 재규격화에 문제가 생겨서 제대로된 계산결과가 안나옵니다. 이를 해결하고자 초끈이론이 나오긴 했는데 여전히 해결은 안된 상황으로 알고 있습니다.