우주론과 기본 상호 작용(6) : 매개 입자

이렇듯 미시 세계에 관한 관측이 발전을 하면서 기본 입자라는 개념도 정립되기 시작했고, 원자가 ‘양성자, 중성자, 전자’로 구성되어 있다는 사실을 알 수 있었다. 관측 기술이 점점 더 발전하면서 입자 가속기를 통해 미국의 물리학자인 겔만은 ‘표준 모형’을 만들었는데, 표준 모형은 물질을 구성하는 기본 입자와, 입자 사이의 상호 작용을 매개하는 매개 입자로 나누어져 있다.

기본 입자에는 렙톤(경입자)과 쿼크가 있고, 매개 입자에는 글루온, 광자, 중력자 등이 있다.

네 가지의 기본 상호 작용은 매개 입자에 의해 일어나며 이는 다음 표와 같다.(표에서와 같이 중력에 관한 매개 입자인 중력자는 아직 발견되지 않았다.)

최근, 물리학자들은 이러한 네 가지 기본 힘들을 하나의 힘으로 설명하려는 통일장 이론을 연구하고 있다. 통일장 이론은 아직 완성되지 않았지만, 우주 초기에 네 가지 기본 힘들이 하나의 형태로 통일되어 존재했으리라 생각하고 있다. 우주가 생성될 당시에는 매우 높은 에너지 밀집 상태로 모든 힘이 하나의 형태로 존재하였다가 우주가 팽창하고 온도가 낮아짐으로써 중력, 강력, 약력, 전자기력의 순으로 분리되었을 것으로 추측하고 있다.