입자 및 양자물리

입자물리 - 물질, 에너지, 공간 그리고 시간의 과학

입자물리는 천체물리와 더불어 가장 작은 극미의 영역과 가장 거대한 천체우주의 영역에 걸쳐, 우주 삼라만상을 구성하는 물질과 에너지 그리고 공간과 시간을 탐구한다.

한 알의 모래를 얼마나 더 잘개 더 작게 나눌 수 있을까 의문을 가져 보았는가?
머리 위에 낮에 푸르게 펼쳐진, 밤에 빛나는 별들로 가득찬 하늘은 무엇으로 이루어 졌는가 질문하고 시간을 거슬러 과거로의 여행을 꿈꾸어 보았는가?

입자물리학자는 이처럼 순수한 호기심과 탐구심으로 가득찬 사람들이다. 우리는 세상 자체와 우리가 왜 현재 이곳에 있는가라는 의문에 대한 실마리를 탐색하여 왔다.
그 결과 한가지 답을 찾으면 여러가지 새로운 의문이 꼬리를 물고 나왔다.

입자물리는 인간이 도달할 수 있는 가장 작은 영역에서 자연의 근본적인 성질을 이해하고자 한다. 현재까지 알기로는 원자는 더 이상 가장 작은 물질의 구성단위가 아니다. 그보다 훨씬 더 작은 쿼크(quark)와 경입자(lepton)라는 소립자가 근본 구성물질인 것으로 파악되고 있다. 물론 그보다 더 작은 무언가가 우리의 탐색을 기다리고 있는지도 모른다.

놀랍게도 허공은 그 말뜻과는 다르게 비어 있지 않다. 양자역학(quantum mechanics)에 의하면 입자와 반입자쌍은 찰나의 순간에 끊임없이 무(nothing)로부터 생성 또는 소멸하고 있다. 그와 더불어 공간은 일반 상대론(general relativity)으로 알려진 것처럼 담겨진 물질에 의해 휘어져 있을 수도 있다.

일상사와는 다르게, 입자의 반응은 대부분의 경우 시간이 거꾸로 흘러도 달라 보이지 않지만 몇가지 과정에서는 입자와 반입자가 다르게 행동하는 것이 밝혀졌다.
바로 이 입자와 반입자의 비대칭성때문에 우주에 반물질이 없어져 우리가 안전하게 존재하는 된 이유인지도 모른다.

천체 관측에 따르면 우주는 팽창하고 있고, 거의 대부분 빛을 밝하지 않는 암흑에너지와 암흑물질로 구성되어 있다. 그렇다면 우주는 어떻게 시작되었으며 암흑에너지와 물질의 정체는 무엇인가? 우주의 기본 구성물질의 많은 성질을 파악하고 있다 해도 우리 앞에는 밝혀지지 않은 무수한 신비가 산재해 있다.

첨단기술의 진보로 입자 물리학자는 물질의 미시적 세계를 점점 더 깊숙히 들여다 볼수록, 극미의 소립자 세계와 거대한 우주를 어우르는 미지의 영역으로 끊임없이 점진하고 있다. 우리를 기다리고 있는 놀라운 발견들이 무엇일까 호기심에 가득찬 의문을 품으며...

여러분들은 끈기와 패기를 길러 이 장대한 탐험에 동참하지 않겠는가?