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대본

쉬운 질문들이 가장 답하기 어렵죠

존재란 무엇인가?

왜 존재하는가?

왜 그렇게 존재하는가?

차근차근 풀어가 보죠

여러분은 뭘로 만들어졌나요?

물질입니다

물질은 분자로,

분자는 다시 원자로,

그리고 이것들은 기본 입자로 만들어졌죠

그럼, 기본입자가 가장 작은 입자라면

기본입자는 뭘로 만들죠?

간단한 답을 얻기 위해, 간단하게 생각해 봅시다

우주를 깔끔하게 발라내 보죠

물질, 반물질, 파동, 입자 모두 지워버리고

완전히 텅 빈 공간을 생각해 봅시다

빈 공간이란 무엇일까요?

우리가 진공이라 부르는 것이 ‘빈 공간’인가요?

원자도, 물질도 전혀 없다면

진짜로 아무것도 없을까요?

아무것도 없는데 모든 것을 만들 순 없죠

빈 공간은 마치 고요한 바다와 같습니다

아무 일도 없으니 파도도 없지만,

강한 바람이 파도를 만들 수 있죠

우리 우주도 이런 식입니다

사방군데 잔잔한 바다뿐이죠

물리학에선 이를 ‘장’이라 합니다

꽤나 이해하기 힘들겠지만

전자기파를 예로 들어보죠

전자기장에 변화가 생기면

파동에서 광자가 만들어집니다

광자가 바로 우리가 보는 빛입니다

빛 뿐만 아니라 모든 입자가 이런 식이죠

제각각의 장에서 여러 입자가 나옵니다

전자기장처럼 전자장이 온 우주에 깔려있죠

작은 변화가 전자를 만들어 냅니다

우주의 장은 세가지 종류의 17 개의 입자를 만듭니다

렙톤과 쿼크, 보손입니다

전자와 뮤온, 타우 입자는 렙톤에 들어갑니다

각각에 대응하는 세가지 중성미자도 함께 들었죠

다음은 쿼크입니다

원자핵을 만드는 입자입니다

얘네들은 절대 혼자있지 않습니다

뭉쳐서 원자핵의 양성자와 중성자를 만들기도 하죠.

렙톤과 쿼크를 합쳐 물질 입자라 합니다

눈에 보이는 모든 건 다 예네들이 만들었죠

들이마신 공기나 머리 위의 태양,

당신이 농땡이 치면서 쳐다보는 컴퓨터도 얘들이 만듭니다

그치만 있다고 끝은 아니죠 뭔가 할 일이 있어야 합니다

철학적으로 보자면, 어떤 물질의 성분이 그 존재 자체의 다수를 차지하는 것이죠.

여기서 보손과 장이 나타납니다

물질의 장에서쿼크와 렙톤이 만들어질 때,

힘의 장에서 보손이 만들어집니다

우주의 법칙을 힘으로 보는것이지요.

여기서 네가지 기본 힘이 나옵니다

전자기력, 중력, 강력, 약력이죠

이 힘이 우주 게임의 규칙을 정하고

입자들이 어떻게 움직이는지를 결정하죠

비숍은 대각선으로만 움직이고

질량이 없는 입자는 광속으로 움직이며

나이트는 건너뛰고

중력은 끌어 당기죠

입자끼리의 간섭은 힘이 결정합니다

이 힘이 입자를 뭉쳐 우주 속 모든 물체를 만들죠

행성의 공전과 사과가 떨어지는 것이 중력의 전부가 아닙니다

하나의 법칙으로서 물질이 서로를 끌어당기게 하고, 행성과 별을 만듭니다.

겨우 자석이나 전구를 만들려고 전자기력이 있는 게 아닙니다

모든 원자간 결합을 관장하여 분자를 만드는게 전자기력이죠

힘과 입자는 모든 존재의 부속과 같습니다

보손은 입자를 오가며 서로를 연결하죠

그리고 입자가 어떻게 움직여야 하는지 알려줍니다

입자끼리의 상호관계은 거기에 맞는 힘이 씁니다

예를들어, 쿼크는 전자기력과 강력으로 상호관계가 형성됩니다.

그치만 전자는 강력은 안 쓰고 전자기력만 쓰죠

쿼크는 서로를 강력으로 묶는데 글루온을 씁니다

양성자는 전자와 광자를 주고 받으며 전자기력을 미치죠

결국 쿼크는 원자핵 안에 갇히고

전자는 전자기력에 끌려 원자를 만듭니다

물론 생명이나 초신성, 컴퓨터같이 우주는 훨씬 난잡해 보이지만

껍데기만 그럴싸하지

아주 자세히 들여다보면 장에서 튀어나온 17개의 입자와

네 가지 규칙의 장난일 뿐입니다

앞서 나온 기본 입자가 모든 존재를 만듭니다

입자 물리학에서 이를 표준 모형이라 합니다

여러분은 그저 약간의 소란일 뿐이죠

장의 바다에서 튀어나와 우주의 힘에 끌려다니는 작은 소란입니다

그런데 왜죠? 그리고 힘이란 무엇인가요?

이건 다음 시간에 파보도록 하죠

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