아주 작은 세계를 어떻게 알게 되었을까 ?

1. 아주 작은 세계를 어떻게 알게 되었을까? 인하대학교 물리학과 차동우

2. 큰 세계 • 1026 m 우주 • 1021 m 갤럭시 • 1012 m 태양 • 107 m 지구 • 105 m 한국 • 103 m 문학경기장 • 100 m 사람

3. 작은 세계 • 10-3 m 진드기 • 10-7 m 아메바 • 10-9 m DNA • 10-10 m 수소원자 • 10-14 m 원자핵 • 10-15 m 양성자 • 10-18 m 쿼크

4. 원자 • 레우시푸스 (그리스, 480-420BC) 원자설을 최초로 주장 • 원자 (atom) : 더이상 쪼개지지 않는 입자 • 데모크리토스 (그리스, 460-370BC) 원자설을 발전시킨 사람 • 돌턴 (영국, 1766-1844) 물질의 기본 구성요소는 원자라고 주장

5. 원자를 처음 본 사람 • 아인슈타인이 1905년에 발표한 세 논문 - 특수 상대성 이론 - 광전효과 - 브라운 운동

6. 원자가 기본입자가 아닌 증거 • 멘델레프 (러시아, 1834-1907) 원소의 주기율표 발견 원자 내부에 구조가 있다는 증거

7. 원자가 기본입자가 아닌 증거 • JJ 톰슨 (영국, 1856-1940) 1897년에 음극선에서 전자 발견 전자는 원자에서 나온다고 추론

8. JJ 톰슨의 원자모형 • 쪼코파이 원자모형 양전하는 원자 내부에 구름처럼 분포 전자는 양전하 구름 사이사이에 존재

9. 원자핵의 발견 (1911년) • 러더퍼드 (영국, 1871-1937) 알파선-금박 산란실험 수행 • 원자의 양전하는 모두 원자핵에 모여있다

10. 러더퍼드의 실험실

11. 원자핵의 구성에 대한 의문 • 원자번호와 원자량이 일치하지 않음

12. 원자핵의 구성에 대한 의문 • 수소원자의 원자핵 –양성자 원자번호:Z 원자량:A • 하이젠베르크 (독일, 1901-1976) 주장 원자핵=A개의 양성자+(A-Z)개의 전자 • 채드윅 (영국, 1891-1974) 1932년 알파선 산란실험에서 중성자 발견 • 원자핵=Z개의 양성자+(A-Z)개의 중성자

13. 물질의 궁극적 구성 요소는? • 19세기 말: 수십 종류의 원자 • 20세기 초: 양성자, 중성자, 전자 단 3종류 잠시 동안 물리학자들이 참 행복하게 생각한 시기가 있었습니다.

14. 소립자 Elementary Particle • 중성자 붕괴 : n p + e- • 양성자 산란 : p + g n + e+ • 양성자, 중성자, 전자 등은 결코 더 쪼개지지 않고 다른 입자로 바뀔 뿐이다. • 그런 입자를 소립자라고 부르기로 함.

15. 새로운 소립자의 발견 • 우주선(cosmic ray) 실험 • 1940-50년에 걸쳐서 거품상자로 측정

16. 소립자의 분류 • 렙톤 : 전자, 뮤온, 타우입자 • 메존 : 파이메존, 로메존, 케이메존 … • 바리온 : 양성자, 중성자, D 입자, S입자 ... 1960년대 초까지 수백 가지의 소립자가 새로 발견되었답니다. 놀라운 일이 아닌가요?

17. 소립자에 대한 주기율표 • 소립자들을 특별한 방법으로 배열

18. 멘델레프가 그린 원래 주기율표

19. 바리온에 대한 유명한 주기율표 • W-입자가 아직 발견되지 않고 있었음.

20. 쿼크가 존재한다고 제안 • 겔만 (미국, 1929- ) 1962년 W-입자의 존재 예언 - 발견 1964년 쿼크 제안 바리온 : 3개의 쿼크로 구성 메존 : 쿼크와 반쿼크로 구성 • 쿼크(quark)라는 단어는 아무런 의미도 갖고 있지 않음.

21. 물질의 궁극적 구성 요소는? • 19세기 말: 원자 • 20세기 초: 소립자 • 20세기 말: 렙톤과 쿼크 -> 표준모형

22. 바리온 주기율표를 쿼크로 설명 ddd ddu duu uuu sdd sdu suu ssd ssu sss

23. 은행중학교 친구 여러분, 또 만나요… 이야기를 끝내며 . . . • 쿼크도 더 쪼갤 수 있으리라고 생각되지 않나요? • 아주 큰 세계를 어떻게 알게 되었을지 궁금하지 않나요?