물리학의 기본 상호작용 - Fundamental interaction물리학에서 근본적인 힘으로도 알려진 근본적인 상호작용은 보다 기본적인 상호작용에 대해 환원할 수 없는 것으로 보이는 상호작용이다. 존재하는 것으로 알려진 네 가지 기본적인 상호작용이 있다. 일상 생활에서 직접적으로 영향을 볼 수 있는 상당한 장거리의 힘을 생성하는 중력과 전자기 상호작용, 그리고 미분자 아원자 거리에서 힘을 생산하고 핵 상호작용을 지배하는 강력하고 약한 상호작용. 일부 과학자들은 제5의 힘이 존재할지도 모른다는 가설을 세우기도 하지만, 이러한 가설들은 여전히 추측성적인 것으로 남아 있다. 알려진 각각의 기본적인 상호작용은 수학적으로 하나의 분야로 묘사될 수 있다. 중력은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 기술된 스페이..
포시트로늄 - Positronium포시트로늄(Positronium, Ps)은 전자와 그 반분자, 양분자로 이루어진 시스템으로, 이국적인 원자, 특히 오니움으로 묶여 있다. 시스템은 불안정하다: 두 입자는 상대 스핀 상태에 따라 주로 두세 개의 감마선을 생성하기 위해 서로를 소멸시킨다. 두 입자의 에너지 수준은 수소 원자(양자와 전자의 결합 상태)와 비슷하다. 그러나 질량이 감소했기 때문에 스펙트럼 라인의 주파수는 해당 수소 라인의 절반 미만이다. 상태양전자의 질량은 1.022 MeV로 전자 질량의 2배에서 몇 eV의 결합에너지를 뺀 것이다. 양전자의 지반 상태는 수소와 마찬가지로 전자와 양전자의 스핀들의 상대적 방향에 따라 두 가지의 구성이 가능하다. 싱글릿(singlet) 상태, ¹S0, 항타렐 스핀(..
쿼크 모델 - Quark model입자물리학에서 쿼크 모델은 용맹 쿼크 측면에서 해드론에 대한 분류 체계로서, 해드론의 양자수를 발생시키는 쿼크와 골동품이다. 쿼크 모델은 1950년대부터 1960년대까지 계속 발견되었던 많은 수의 가벼운 하드론들을 성공적으로 분류한 것이다. 1960년대 후반부터 실험적인 검증을 받았으며 현재까지 유효한 분류다. 이 모델은 물리학자인 머레이 겔만(Murray Gell-Mann)이 독자적으로 제안했는데, 그는 이를 간결한 논문에서 '쿼크(quarks)'라고 불렀고, 더 긴 원고로 '에이시스(aces)'를 제안하였다. 안드레 피터만은 또한 1963년부터 1965년까지 양적인 입증 없이 중앙 사상에 손을 댔다. 오늘날 이 모델은 기본적으로 표준모델이라고 불리는 강한 입자와 전기..
플래밍의 왼손법칙 - Fleming's left hand rule플레밍의 전기 모터에 대한 왼쪽 법칙은 한 쌍의 시각적 연상기호 중 하나이고, 다른 하나는 플레밍의 오른쪽 법칙(발전기용)이다. 그것들은 19세기 후반에 전기 모터의 움직임 방향이나 발전기의 전류의 방향을 간단하게 알아내는 방법으로 존 암브로즈 플레밍에 의해 유래되었다. 전도 와이어를 통해 전류가 흐르고 그 흐름에 걸쳐 외부 자기장이 가해질 때 전도 와이어는 그 장과 전류 흐름의 방향에 모두 수직인 힘을 경험한다(즉, 그것들은 상호 수직이다). 왼손은 그림과 같이 엄지손가락, 앞손가락, 가운데 손가락에 세 개의 서로 직교하는 축을 나타내기 위해 잡을 수 있다. 그런 다음 각 손가락은 양(기계력, 자기장, 전류)에 할당된다. 왼손은 전기모터에..
열을 기계적인 작업으로 전환하는 첫 번째 이론은 1824년 니콜라스 레오나르 사디 카르노 때문이다. 그는 이 변환의 효율성이 엔진과 엔진 환경 간의 온도 차이에 따라 결정된다는 것을 정확하게 깨달은 첫 번째 사람이었다. 에너지 보존에 관한 제임스 프레스콧 줄의 연구의 중요성을 인식한 루돌프 클로시우스는 1850년 동안 제2법칙을 이런 형태로 처음 공식화한 사람이었다. 열은 차가운 몸에서 뜨거운 몸으로 자연적으로 흐르지 않는다. 지금은 상식적으로 알고 있지만 이는 열을 유동적인 것으로 여기는 당시 유행했던 열량 이론과는 정반대의 것이었다. 거기서 그는 사디 카르노의 원리와 엔트로피의 정의(1865)를 유추할 수 있었다. 19세기에 확립된 제2법 켈빈-플랑크 성명은 사이클로 작동하는 어떤 장치도 단일 저수지..
열역학 제2법칙 - Second law of thermodynamics열역학 제2법칙은 격리된 시스템의 총 엔트로피는 시간이 지남에 따라 결코 감소할 수 없으며, 모든 과정이 가역될 수 있는 경우에만 일정하다고 명시하고 있다. 고립된 시스템은 자연적으로 열역학적 평형, 즉 최대 엔트로피를 가진 상태로 진화한다. 시스템과 그 주변 환경의 총 엔트로피는 시스템이 열역학적 평형 상태에 있거나 가역적 과정을 거치고 있는 이상적인 경우에서 일정하게 유지될 수 있다. 자발적 프로세스를 포함하여 발생하는 모든 프로세스에서 시스템과 그 주변 환경의 총 엔트로피는 증가하고 그 과정은 열역학적 의미에서 되돌릴 수 없다. 엔트로피의 증가는 자연 과정의 불가역성과 미래와 과거의 비대칭성을 설명한다. 역사적으로 제2법칙은 열역..
광학 시계 - Optical clocks존 L. 홀과 테오도르 W는 시계가 광학 범위에서 빛을 내는 원자 "탈피"로서 전자레인지에서 이론적인 움직임을 발견했다. 2005년 노벨 물리학상 수상자인 헨쉬. 2012년 물리학 노벨학자 중 한 명인 데이비드 J. 위넬란드는 덫에 걸린 단일 이온의 성질을 이용해 가장 안정성이 높은 시계를 개발하는 선구자다. 펨토초 주파수 빗, 광학 격자, 양자 정보 등 신기술이 차세대 원자시계의 프로토타입을 가능하게 했다. 이 시계들은 전자레인지 전환보다는 광학적으로 작동한다. 광시계를 개발하는 데 있어 가장 큰 장애물은 광 주파수를 직접 측정하기 어렵다는 것이다. 이 문제는 흔히 펨토초 주파수 빗이라고 불리는 자기 참조 모드 잠금 레이저의 개발로 해결되었다. 2000년 주파수 ..
원자 시계 - Atomic clock원자시계는 전자레인지의 초미세 전환 주파수, 또는 원자의 전자기 스펙트럼의 광학 또는 자외선 영역의 전자 전환 주파수를 시간 계측 소자의 주파수 표준으로 사용하는 시계 장치다. 원자시계는 알려진 가장 정확한 시간 및 주파수 표준으로, 국제 시간 분배 서비스, 텔레비전 방송의 파동 주파수 제어, GPS와 같은 글로벌 항법 위성 시스템에서 일차 표준으로 사용된다. 원자 시계의 작동 원리는 원자 물리학에 기초한다. 그것은 원자의 전자가 에너지 수준을 변화시킬 때 방출하는 전자기 신호를 측정한다. 초기 원자시계는 상온의 마저에 기초했다. 2004년 이후, 보다 정확한 원자 시계는 레이저로 원자를 감속시키고 전자레인지로 채워진 공동의 원자 분수에 원자를 조사함으로써 원자를 절대..
흑체 방사선 - Black-body radiation흑체 방사선(black-body radiation)은 흑체(이상화된 불투명, 비반사성체)가 방출하는 열역학적 평형상태의 신체 내부 또는 주변 전자파 방사선이다. 그것은 몸의 온도에만 의존하는 강도와 반비례하는 파장의 특정 스펙트럼을 가지고 있는데, 계산과 이론을 위해 균일하고 일정하다고 가정한다. 많은 일반 물체들이 자발적으로 방출하는 열 복사는 흑체 방사선으로 대략 추정할 수 있다. 내부 열 평형 상태에 있는 완벽히 절연된 외함은 블랙 바디 방사선을 포함하며, 구멍이 평형에 무시할 수 있을 정도로 작다면 벽에 만들어진 구멍을 통해 방출할 것이다. 어두운 방에서, 실온의 검은 몸은 그것이 방사하는 에너지의 대부분은 적외선 스펙트럼 안에 있고 인간의 눈으..
강입자 - Hadron입자물리학에서 강입자(Hadron)은 분자가 전자기력에 의해 함께 붙는 것과 유사한 방법으로 강한 힘에 의해 두 개 이상의 쿼크로 이루어진 아원자 복합 입자다. 보통 물질의 질량의 대부분은 양성자와 중성자라는 두 개의 하이드론에서 나온다. 강입자는 두 개의 패밀리로 분류된다. 홀수 쿼크 수로 만들어진 바이론과 짝수 쿼크로 만들어진 메손, 즉 보통 쿼크와 골동품 한 개로 분류된다. 양성자와 중성자는 중성의 예다. 피온은 중간의 예다. 3개 이상의 발랑스 쿼크가 들어 있는 '이탈성' 하드론이 최근 몇 년 동안 발견되었다. Z(4430)-라는 이름의 4중주(이국적인 메손)는 2007년 벨레협동조합에 의해 발견되었고 2014년 LHCB협동조합에 의해 공명으로 확인되었다. 거의 모든 "자유로..
스핀 - Spin양자역학과 입자물리학에서 스핀은 기본 입자, 복합 입자, 원자핵이 운반하는 각운동량의 본질적인 형태다. 스핀은 양자역학에서 두 가지 유형의 각운동량 중 하나이며, 다른 하나는 궤도 각운동량이다. 궤도각운동량 연산자는 궤도혁명의 고전적인 각운동량에 대한 양자기계적 대응작이며, 각도가 변화함에 따라 파동함수에 주기적인 구조가 있을 때 나타난다. 스핀 각도 모멘텀의 존재는 궤도 각도 모멘텀이 없음에도 불구하고 은색 원자가 두 개의 가능한 이산 각도 모멘텀을 갖는 것으로 관찰된 Stern-Gerlach 실험과 같은 실험에서 유추된다. 어떤 면에서 스핀은 벡터 양과 같다:확정된 크기를 가지고 있고, "방향"을 가지고 있다(그러나 정량화는 이 "방향"을 일반 벡터의 방향과 다르게 만든다). 특정 종..
무한 분할 - Infinite divisibility무한 분할은 철학, 물리학, 경제학, 질서 이론(수학의 한 분야), 확률 이론(수학의 한 분야)에서 서로 다른 방식으로 발생한다. 물질, 공간, 시간, 돈, 또는 연속체와 같은 추상적인 수학적 사물에 대한 무한한 불분명한 점 또는 그 부족을 말할 수 있다. 철학적서구 전통에서 이 사상의 기원은 기원전 5세기부터 고대 그리스 사회 이전의 철학자 데모크리토스와 그의 스승 루키푸스가 감각에 의해 감지될 수 있는 것을 넘어 궁극적으로 분리할 수 없는 원자로 끝날 때까지 물질의 불분명한 점을 이론화함으로써 추적할 수 있다. 그러나 인도의 철학자 카나다(철학자)도 기원전 6세기경에서 2세기경까지 이 철학자가 살았던 시기를 둘러싸고 애매모호한 점이 있지만 원자론적 ..