| [ PhilosophyThought ] in KIDS 글 쓴 이(By): chang (장상현) 날 짜 (Date): 1999년 4월 30일 금요일 오전 01시 28분 14초 제 목(Title): Re: 기본입자에서의 시간의 방향실험 약간 부연설명을 드리고 싶은데 전 이론물리학자입니다. 실험물리학자가 아니라 실험에 대해 자세한 것은 모르죠.. 보통 이제까지의 중성자 다이폴 모먼트 측정은 강한 상호작용에서의 CP대칭성이 깨지는 것을 실험해 왔습니다. 하지만 위의 논문을 보면 직접적인 시간 대칭성에 대한 실험이 행해지는 것 같군요.. 일단 위의 글들을 통해 짐작을 하셨겠지만 시간의 대칭성이 깨지는 것에 관한 실험은 보통 CP비대칭인 경우 K입자, B입자 그리고 아직은 발견이 안되었지만 이론적으로는 CP가 깨어져 있어야 나타나는 중성자 다이폴모먼트.. 이런 것들이죠.. 표준모형의 CPT대칭성 때문에 일단 CP대칭성이 깨어진 곳에서 시간대칭성의 깨어짐도 발견될 것이라는 기대때문이죠. 물론 K입자 실험이 그런 가정을 뒷받침해준셈이고요. 중성자 다이폴 모먼트와 K,b입자의 경우는 CP대칭성이 깨진 근원이 다릅니다. 앞부분은 약한 상호작용의 질량 매트릭스가 실수가 아닌 복소수이기때문에 나타나는 현상으로 기본적으로 CP 대칭성이 주어지지 않으면 무조건 나타나게 되어 있으며 이것은 쿼크가 3종류 이상 있을때 (정확히는 쿼크 더블렛이 3종류 그러니까 6종류의 쿼크가 되죠..) 항상 CP비대칭이 나타난다는 것을 일본의 고바야시와 마스카와가 오래전에 발견했죠. 그런데 이들이 사용한 스탠다드 모델은 CPT대칭이기 때문에 표준모형은 원래부터 시간에 비대칭입니다. 문제는 강한 상호작용입니다. 토프트를 비롯해서 많은 장론 전문가들의 격론 끝에 강한 상호작용의 표준모형인 QCD에는 항상 CP 비대칭 (또한 QCD가 CPT대칭이므로 시간에 비대칭)인 항이 나타난다는 것을 증명했죠. 그런데 이 항의 비례상수는 0과 파이 사이의 임의의 값을 갖게 되어있는데 이 항은 중성자에 다이폴 모먼트를 주게 됩니다. 대체적으로 그 값은 10^(-16) cm 곱하기 전자의 전하량 곱하기 아까말한 CP비대칭 항의 비례상수입니다. 문제는 실험을 통해 위 값이 아직 발견되지 않았고.. 따라서 그 문제의 비례상수는 10억분의 1보다 작아야한다는 결론이 나왔죠... 즉 중성자 다이폴 모먼트는 아직 발견된 것이 아니고 따라서 아직은 시간 비대칭성을 여기서 발견할 수 있을지는 의문시 됩니다. 전 학위 받기 전에는 약한 CP 문제를 연구하다 학위는 강한 CP로 그리고 그 후에도 거기에 관련된 연구를 주로 해왔는데요.. 이게 참 아직까지 문제 중의 하나입니다. 만약 강한상호작용에 CP (또는 시간) 비대칭이 없다면 기본적으로 CP의 대칭성이 있어야 하는데 그렇다면 K,B입자에서 비대칭이 나타날 수 없습니다. 모순이죠.. 둘다 있거나 둘다 없으면 되는데 하나는 없고 하나는 있으니.. 사실 이 부분이 가장 문제가 됩니다. 몇가지 해결책이 나왔으나 지금은 20년전에 페차이와 퀸 두남여 과학자가 제기한 그리고 바로 와인버그와 윌첵이 받아 연구한 액시온 모델이 가장 널리 쓰입니다. 그러나 액시온은 실험실에서 발견되지 않았고.. 이 모델을 고쳐 측정되지 않는 아주 가벼운 액시온을 고안한 분이 바로 제 지도교수셨던 김진의 교수님.. 그리고 초저온 물리를 이용해서 이 액시온을 측정하는 방법을 제시한 사람이 작년까지 같이 연구하던 시키비 교수지요. 현재 리버모어 연구소에서 사람들이 현재까지 개발된 것중 가장 노이즈가 낮은 트랜지스터 소자와 SQUID를 개발해서 이 실험을 진행 중입니다. 수년 안에 상당한 실험이 이루어질 것이죠. 그밖에 일본에서는 교토대학에서 원자핵공학자들과 물리학자들이 공동으로 리드버그 원자를 이용한 측정실험에 들어갔는데 정밀도가 리버모어 연구소와 비슷해서 기대가 되는 실험이죠. 동경대에서는 태양에서 만들어지는 액시온을 측정하는 기계를 고안중입니다. 만약 이게 발견되면 CP에 관한 많은 수수께끼가 풀리게 되겠죠. 장상현 e-mail : schang@tuhep.phys.tohoku.ac.jp http://www.phys.ufl.edu/~schang |