[잡담, 과학, 책] 표준모형(?) 물리 이야기// 표준모형의 이해 - 오선근// YTN 사이언스 영상 소개 // 블로그 소개

beoped (73)in #kr-science • 9 years ago (edited)

@hunhani 님의 글을 보고 한참 관련 공부를 하던 나의 과거 모습이 떠올라 글을 적어 본다. 딱히 표준모형에 대한 설명과 Higgs Mechanicsm, Spontaneous symmetry breaking (SSB) 등 기본 이론들에 대한 설명은 생략하도록 하겠다. (내가 이런 글을 쓴다면 나의 해당 지식에 대한 이해도가 너무 낮아 전문적인 용어를 쓰지 않고 진행해 나가기가 어렵기 때문이다. 당장
힉스 메카니즘을 제대로 설명하기 위해서는 SSB 를 알아야 하고 이를 제대로 이해하기 위해서는 Goldstone boson 이란 것을 설명해야 되고, 그러기 위해서는 soliton 에 대한 이해가 필요하기 때문이다. 한도 끝이 없이 기초 지식만 쌓다가 결국 힉스 메카니즘에 대한 이야기는 후반부에 잠깐 언급하는 정도가 될 가능성이 매우 농후하다. 마치 학교 수업 처럼 말이다. 정작 알고 싶은 내용은 학기가 끝날 때 잠깐 다루고 종강이 된다.

쓰다보니 빅뱅이론에서 쉘든이 페니에게 물리학에 대해 설명해주는 에피소드가 떠오른다. [빅뱅이론 시즌3 10화 "The Gorilla Experiment" ] 쉘든이 물리학을 설명하기 위해 고대 그리스 부터 시작하는데.... 마침 youtube 에 링크가 있어 첨부한다

[이 쯤에 나오는 내용이다.]

빅뱅이론에 관심이 있으신 분은 https://www.youtube.com/channel/UCiimaHZhaYQqIj4RvME6XuQ , taehoon lee 님의 유투브 계정을 열람하면 좋을 것 같다.

너무 멀리갔는데, 하고 싶은 이야기는 파인만의 "교육철학(?)" 에 관한 말 속에 있다. " 진정으로 내가 이해하고 있다면, 고등학생이 이해할 수 있을 정도로 쉽게 설명 할 줄 알아야 한다" ... [근데 파인만의 유명한 빨간책 시리즈를 보면, 1학년 용이지만 과연 1학년들이 그 강의 내용들을 다 이해할 수 있었을까란 생각이 든다. 학부 때 정말 많이 이해하려고 시도했었는데... 나는 아직 한참 멀었기에.. 어느정도 관련 전공자가 보면 상관없는데 아예 과학과 거리가 먼 분들을 위한 글들은 아직까지 너무나 쓰기 어렵다. ]

아무튼 해당 내용들은 @hunhani 님의 후속 포스트에서 볼 수 있을 것이라 기대한다. 그냥 내가 경험했던 표준모형에 관한 생각을 정리하고 혹시나 이쪽 분야를 전공하고 싶은 학생들을 위해 관련 서적을 소개하는 수준에서 마무리하려고 한다. [내가 쓰는 글들은 상당수 이런 의도가 숨어있다. 그래서 관련이 아예 없는 사람들이 보면 무슨말인지 이해하지 못 할 수 있다.]

표준모형은 내가 처음 정식으로 접한 물리 이론이었다. 사실 나는 표준모형에 자체엔 크게 관심을 가지진 않았다. 오히려 게이지 이론 자체에 관심이 많았고 특별히 그 중 군론과 표현론에 관심이 많은 학생이었다. (양밀 이론 자체도 매우 흥미로운 주제중 하나다) 뭐 아무튼 표준모형은 70-80년대의 물리학자들에겐 블루 오션이었고 당시 강의 해 주셨던 분도 상당 부분 관련이 있었던 분이었으니... 아직도 이것으로 밥먹고 사시는 분들이 많다. 지금은 이름만 바뀌었을 뿐 Beyond Standard model 이라던지, supersymmetry 나 Dark matter sector 등을 포함시키려는 여러가지 시도들은 아직도 많은 학자들이 연구하고 있는 분야이다. 현상론적 접근이라던가 수학적 접근 등 아직도 arxiv 를 보면 하루에 많개는 수십개씩 논문이 나오는 분야이다. 실험이 되었든 이론이 되었든 많은 사람들이 연구하고 있는 분야라고 보면 된다.

Standard model 이 가지고 있는 여러가지 문제점들은 아직도 완벽하게 해결되지 못했다. ( 대표적인 문제점으로 힉스가 있었고, 이제는 Neutrino mass, dark matter sector, hierarchy problem 등 이론적 설명과 양자장론 수업을 들으면 항상 계산하는 QED 가 유력한 이론으로 등장하게 된 Anomalous magnetic dipole moment (특별히 muon 의 dipole moment) 의 실험적 값과의 차이, BaBar Decay 문제들.. 등... ) 그러나 표준모형이 주는 예측은 이런 특별한 경우를 제외하고 현실(?) 과 너무나 잘 맞아 떨어졌고, 이름에서 오듯이 표준(standard) 이라는 말이 붙게 되었다.

여담으로 힉스와 관련해서 박인규 서울시립대 물리학과 교수 / YTN 사이언스 영상을 첨부한다.

한번 시간을 내서 꼭 보길 바란다. 쉽고 핵심 내용들을 제대로 집어 주신다.

또는 이쪽 업계에 관련이 있는 연세대학교 박성찬 교수님[입자물리 현상론 연구자]의 블로그 http://extrad.egloos.com/category/%EB%AC%BC%EB%A6%AC%20%EC%9D%B4%EC%95%BC%EA%B8%B0 에서도 입자물리를 비롯한 물리 전반적인 내용을 찾을 수 있다. 나 자신도 이 교수님과 다른 수학 블로그 등을 보고 네이버나 다음, 이글루스니 티스토리니 각종 블로그를 시작했었고 지금은 스팀잇에 와서 이러고 있다. ㅋㅋ

표준모형은 간단하지 않다. 통일장 이론이라 하기에는 변수가 너무 많고, 라그랑지안 자체도 너무나 복잡하다. 약력을 기술하는 Z, W_+ W_- 게이지 보존에 질량을 부여하기 위해 등장하는데 힉스 메카니즘 자체도 생각보다 쉽지는 않다. 단순한 멕시칸 hat 그림으로만 설명하기엔 직관을 부여하기엔 좋을지 몰라도 2% 부족한 느낌이 있다.

표준모형을 제대로 이해하기 위해서는 일단 어느정도 "고전장론" 적 지식이 필요하다. 이 말인 즉슨 물리를 기술하는 라그랑지안과 해밀토니안에 대한 일반적인 이해가 필요하고, 이로부터 운동방정식을 얻어내어, 해당 시스템이 어떻게 기술되는지에 대해 알 수 있다.

일반적으로 표준모형을 공부하기 위해서는 양자장론, 입자물리학 등의 선수 과목들이 있는데, 딱히 "고전장론" 적 지식이 있다면 오선근 교수님의 책을 통해서 어느정도 '공부'를 시작 할 수 있을 것이라 본다. 내가 들었던 게이지 이론 수업의 절반 이상이 이 교재의 계산, 내용이었고 책 자체가 "유도" 중심적이라 계산에 관심이 있는 학생들이면 시간이 좀 걸리더라도 충분히 따라 갈 수 있을 것이라고 본다. [계산 자체는 고전장론적 지식이면 충분하나 진정한 dynamics 를 이해하기 위해서는 양자장론 및 입자물리학의 이해가 필요하다- 안따깝게도 양자장론과 입자물리학 관련 책들은 마땅한 국내 도서가 없다. 대우학술총서에서 편찬한 책 몇권이 있긴 하나 대부분 절판이다. 장론 관련되서는 거의 50여개가 넘는 책들이 있는데 나중에 기회가 되면 소개해 보도록 하겠다. 요즘은 이쪽은 거의 살펴보질 않아서.. 최근에 나오는 신간들은 거의 알지 못한다. ]

당시 이 책의 구버전을 가지고 정말 열심히 공부했었고, 그 해 운이 좋게도 오선근 교수님의 "표준모형의 이해"에 책 내용으로 저자특강 수업을 들을 기회가 있었다. 그 때 오선근 교수님을 만나 서명도 받고, 책에 오탈자가 많다고 직접 신판으로 교환해 주시고 그랬던 경험이 난다. 한 3-4년 전에 오선근 교수님을 다시 뵈었는데 ㅋㅋㅋ 아무래도 나를 기억하시는 못하는 것 같았다. ㅠㅠ ㅋㅋㅋㅋ 책꽂이에 있던 책을 오랜만에 꺼내본다. xxx 군에게 라고 사자성어를 적어주셨는데 ㅋㅋㅋ

鵬程萬里 [붕정만리]

붕새가 날아가는 길이 만 리. 앞날이 밝고 창창한 것, 또는 원대한 계획 을 말하는 고사성어로 내가 좋아하는 장자의 소요유(逍遙遊) 편에 나오는 이야기이다. 교수님께서 앞날이 밝고 창창하라고 써주셨는데... 아직 인생을 살아가는 도중이니 더 가봐야 알겠지... 힘내자 하핫.. 내일부터 다시 바빠지겠군 ㅎㅎ

#kr-book #standard-model #kr-information