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14/02/02 07:04
작년의 빛보다 빠른 입자(?)사태부터 힉스입자 건, 요 며칠전 줄기세포 찍먹에 디락홀극까지..
이건 아무래도 외계인들이 대량으로 납치되고 있는 것 같습니다...
14/02/02 08:22
빅뱅이론에서도 monopolar expedition 하는 화 제목이 있지 않았나요? 크크. 20세기 중반에 양자역학과 상대성이론이 나오고, 당분간 좀 평평한 상태에 있다가 이제 또 다시 과학이 발전할 땐가 하는 느낌이 드네요.(학습도 계단식으로 올라가는 경우 많잖아요)
14/02/02 08:41
본문 말씀대로, 자기홀극(통칭, 모노폴)에 대한 개념은 맥스웰 방정식으로 대변되는 고전 전자기학에서는 존재 자체가 부정됩니다.
(이공계 입학해서 일반물리 배우면 전자기학 파트에서 모노폴에 대해서도 듣고 지나가게 되죠. '그런 건 우리에게는 있을 수가 없어'라고...) 그런데 20세기 초반 물리학 폭발의 원흉(...) 중 하나인 폴 디락 형이 '모노폴 있을 걸?'이란 견해를 내놓았고 (아직 100년도 되지 않은 일이고, 힉스 입자보다는 좀 더 오래 됐네요.) 현대 양자역학(과 끈이론...)은 점점 자기홀극의 존재를 지지하고 있기에 '나오지 않을까' 하는 기대는 있었으나, 이렇게 '툭' 튀어나오니 또 신기방기하네요. 헿 (물론 '툭' 튀어나왔다고 가볍게 말했지만, 많은 연구자들의 인생이 갈아넣어졌겠죠.ㅠ_ㅠ) 아예 예견하지 못한 발견은 아닌데다가 내용도 '뭥미?'스러운지라 언론의 흥분이 좀 덜한 감은 있지만, 의미적으로만 보면 최근 발표된 만능세포 건보다 더 중요한 발견이지 싶습니다. p.s 디락 형 축하해요. 헿 p.s 요즘 너무 정신 없어서 'PGR에 한 번 소개해야지 소개해야지' 생각만 하고 아직 실행에는 옮기지 못하고 있었는데, 이렇게 소개해주시는 분이 계셔서 감사하네요. 흐흐
14/02/02 08:43
참 그러고보니 일본 애니메이션 '로보틱스 노츠'에도 등장하죠. '모노폴'이라는 이름으로.
(물론 전혀 엉뚱한 개념으로 나옵니다만, 뭐 서브컬쳐에서 과학이론 갖다 쓰는 게 으레 그렇죠. 흐흐)
14/02/02 09:15
아무래도 응용 분야에 종사하는지라 물리학의 새로운 발견은 실제로 적용되긴 멀고 먼 느낌이네요.
그리고 모노폴을 자기홀극으로 쓰다니 참 멋진 번역인거 같습니다. 요새 전문용어 번역에 관심이 좀 가서요 :) 이것도 일본의 번역을 그대로 쓰는 걸지도 모르지만..
14/02/02 09:21
이 발견이 어떤 의미를 갖는지 문과생에게 설명해주실 분은 안계신가요 ㅠㅠ
얘가 표준모형을 지지하는 근거 외에 또 다른 의미가 어떤게 있나요?
14/02/02 09:35
대..대박이네요. 자기를 전자의 상대론적 효과로 해석하는 걸로 아는데 자기홀극이 발견되면 어떻게 되는거죠??
하도 요새 대박 논문이 많아 나오다보니 든 생각인데 이러다 1900년대 초반의 격동기를 다시 한 번 겪을지도 모르겠습니다. 그 때 처럼 모든 걸 뒤엎는 건 아니더라도요.
14/02/02 11:40
위의 발견이 정확한 것이라면 고전 전자기학(상대론 포함)의 기본 방정식(맥스웰 방정식)이 틀린거죠. 뉴턴의 방정식이 아인슈타인의 상대성이론에 의해 수정이 필요하다는 결론에 다다른 것과 비슷한데 파급력은 더 클 것 같습니다.
그리고 고전 전자기학이 수정이 된다면 전기장 자기장이 다르지 않게 기술할 수 있고, 그로 인해 생기는 현상에 대해서 실험적으로 증명해보려 하겠죠. 예전부터 고전 전자기학의 수정은 이미 진행된 적이 있어서 빠른 시간에 재 검토될 것이고 실험으로 다시 확실히 자기홀극의 존재를 확인하는 과정을 거치게 될겁니다.
14/02/02 12:06
고전 전자기학은 틀린 것으로 되는 것이 아닌가요? Dirac이 증명한 것은 양자 효과를 고려한 것이라 고전 전자기학의 범위에 포함되지 않을 것이라 생각해서 적었습니다.
14/02/02 12:12
고전 전자기학이 틀린 것은 맞는데 그에 대한 양자역학적 수정은 이미 1930년대에 완성되었기 때문에 현재 우리가 알고 있는 물리 이론을 더 이상 수정할 필요는 없기 때문에 그런 측면에서 이론적 파급력은 적다는 의미였습니다.
14/02/02 12:18
아 그런 의미라면 이론적 파급력이 적다는 것에 저도 생각을 같이 할 수 있을 것 같습니다.
그런데 전 기존의 고전 전자기학의 방정식에 기초를 하고 양자 현상을 접목시켜서 발전시킨 초기의 고체 물리학이나 광학 분야에서는 고전 전자기의 수정이 꽤나 영향을 미칠 것이라 생각해서 파급력이 있다고 봤는데 그 부분은 어떻게 생각하시나요? p.s 혹시나 오해하실까봐 그러는데 (간혹 그런 경우가 있어서) 공격적인 의도가 아니라 궁금한 마음에 여쭙는 댓글입니다.
14/02/02 12:27
'초기의 고체 물리학이나 광학'을 정확히 어떤 의미에서 쓰신 것인지 모르겠습니다만, 현재 대부분의 실험과 이론은 우리가 그 당시 완성된 양자역학적 이론에 바탕을 두고 진행되어 왔기 때문에 우리가 알고 있던 무언가를 수정해야 된다는 측면 보다는 monopole의 성질에 대해서 그 전에 할 수 없었던 여러가지 실험을 할 수 있게 되었다는데 의미가 있겠죠.
monopole analog를 가지고 장난치다 보면 예상치 못했던 무언가를 발견할 가능성도 있겠죠?
14/02/02 12:46
흠.. 예를 들자면 고체 물리학과 광학의 경우 양자현상을 접목할 때 고전적으로 얻어지는 equation of motion의 물리량들을 operator로 quantize해서 현상들을 설명하는데 쓰더라구요. 여기서 적용한 것은 relativistic quantum mechanics가 아니라 non-relativistic quantum mechanics입니다. 최근에는 어떻게 하는지 몰라도 제가 학부에서 배우던 수준에서는 그런 식으로 많이 접근을 했습니다. 그래서 만약 고전 전자기학의 Maxwell equation이 수정된다면 그렇게 전개해 온 것들이 어느정도 수정되지 않을까 하는 생각에 적었습니다.
최근에 와서 진행되는 실험과 관련된 부분들은 말씀하신대로 양자현상을 충분히 고려해서 진행되었다는 가정하에 문제가 없을 것이라는데 동의합니다. magnetic monopole의 analog로 얻어지는 새로운 결과는 많이 기대가 될 것 같습니다.
14/02/02 12:29
음 고전 전자기도 딱히 수정할 필요는 없지 않을까 싶은 게, 어차피 미칠 듯이 높은 에너지레벨, 극히 한정적인 상황에서야 겨우 구현/관측되는 자기홀극이니, 일반적인 경우에는 맥스웰 방정식 그대로 자기장의 발산 값이 0이 되겠죠. 어헣어헣
14/02/02 12:38
높은 에너지레벨에서 관측된 경우가 있나요?
이번의 경우에는 ultracold rubidium Bose-Einstein condensate로 관측한 것이라고 하니 극히 낮은 에너지 레벨이라고 해야 할 것 같습니다.
14/02/02 12:52
http://mirror.enha.kr/wiki/모노폴#s-2
질량이 상당히 높을 것으로 예상되는 것으로 보아, 모노폴을 직접 검출하려면 결국 고에너지 상황이되어야 하지 않을까 했습니다.
14/02/02 11:37
이론 물리학에서는 일반적으로 Physical Review Letter(PRL)라는 논문이 거의 최고의 권위를 가졌다고 하는데(학교 평가 및 교수 평가 등 많은 부분에 영향을 미칩니다.) 그것보다 더 위의 급이 Science와 Nature입니다. 이론 물리학의 경우는 엄청난 파급력을 가진 경우가 아니라면 게재조차 될 수 없습니다.
실험 쪽은 어떻게 서열(?)이 정해지는지 잘 모르겠지만 아마도 PRL이 기준이 될 정도는 될겁니다.
14/02/02 11:45
이 발견이 언론에 나오지 않은 이유는 정확하게 사람들이 찾던 전자 (electron) 에 대응되는 magnetic monopole particle 을 찾은 것이 아니라, rubidium atom의 Bose-Einstein condensation을 이용해서 그 유사, 대응되는 system, analog, 을 만들어서 관측했기 때문에 magnetic monopole particle의 존재를 강하게 뒷받침 하는 논문이기 때문입니다.
물론 그 자체로 의미가 있지만 Dirac의 예측을 100% 확인해주는 실험은 아니기 때문에 Higgs 입자를 관측했을 때와는 그 의미가 다르다고 할 수 있겠죠. Reference : (http://www.nature.com/nature/journal/v505/n7485/full/505627a.html#ref8)
14/02/02 11:50
논문을 읽을 수 있는 상황이 아니라 못보고 있었는데 자세한 설명 감사합니다. 완벽한 monopole이 발견된 것은 아니였군요. 말씀하신 것처럼 monopole의 역할을 하는 system이 가능하다는 것만으로도 monopole의 존재 가능성이 엄청 높아졌네요. 이제 앞으로 기존의 실험 점검 및 다른 실험을 통해서 magnetic monopole의 존재 유무를 밝히는 실험이 필요할 것 같습니다.
14/02/02 16:35
magnetic monopole particle
ubidium atom의 Bose-Einstein condensation 이런걸 일반인이 알 수는 없으니까요 ㅠㅠ
14/02/02 21:14
주전공도 아닌 복수전공생이고, 전자기학을 잘 못 하는 학부생입장에서 아는 것만 간단히 설명해드릴게요.
물리학은 고전물리학과 현대물리학 두 개로 나뉘어지는데, 고전물리학에는 입자의 궤도를 추측하는 뉴턴 역학과 전기 현상과 자기 현상을 다루는 전자기학이 있습니다. 뉴턴 역학은 뉴턴 3법칙 - 관성의 법칙, 가속도의 법칙(F=ma), 작용 반작용의 법칙 - 이 주 토대인데요, 전자기학도 마찬가지로 토대를 이루는 4개의 방정식이 있습니다. (다 라고도 볼 수 있죠.) 맥스웰 방정식이라고 불리는데요, 이를 위배하는 것이 발견되었다는 소식이 이 글의 주된 내용입니다. 자세히 말하면, 전기 현상은 전기(+, -)를 띄는 최소한의 단위를 가진 알갱이가 있어서 이것이 흐르는 것이 전기가 흐르는 것이고, 이 알갱이들의 움직임에 의해 여러 전기현상이 일어난다고 봅니다. (그 알갱이가 전자(electron)입니다.) 반면에 자기는 그런 최소 단위가 없다고 알려져 있고, 이 내용을 포함하고 있는 수식이 맥스웰 방정식 중에 있죠. 자석을 아무리 잘라도 N극, S극은 계속 같이 존재하고 절대 분리될 수 없다고 알려져 있습니다. 즉, 자기를 띄는 최소한의 단위를 가진 알갱이가 없으며, 자기홀극 N극과 S극이 분리되어 존재할 수 없다는 것을 의미합니다. 그런데 이번 발견은 자기를 띄는 최소한의 알갱이를 발견한 것은 아니지만, N극과 S극이 따로 분리될 수 있음을 보여준 것입니다. 어떻게 보여줬냐 하면 rubiduim루비듐 원자를 Bose-Einstein condensation 현상을 이용하여 어떻게 하면 자기홀극이 나타날 수 있음을 보여준 것 같습니다.(자세한 건 잘 모릅니다) magnetic monopole particle 이 N극, S극 중 하나만을 띄고 있는 입자라는 뜻입니다.
14/02/02 23:08
Bose-Einstein condensation은 양자 통계역학에서 언급되는 내용인데요.
고전적인 입자들은 Maxwell-Boltzman 통계를 따릅니다. 하지만 양자역학을 고려한 입자들은 Fermi-Dirac 통계를 따르는 Fermion(페르미온 혹은 퍼미온, spin = 1/2, 3/2, 5/2, ...)과 Bose-Einstein 통계를 따르는 Boson(보존, spin = 0, 1, 2, 3, ...)으로 나뉩니다. 자세한 내용을 다 설명하기는 좀 힘들어서 큰 특징만 설명해보겠습니다. 페르미온은 Pauli의 exclusion principle(배타원리)을 항상 따라야 하는 특징을 가집니다. 여기서 배타원리란 같은 state에 동일한 페르미온들이 존재할 수 없다는 것입니다(동일하다는 의미는 모든 것이 같아야합니다. 질량, spin, 등등). 흔히 예를 들어 설명하는 것이 원자에서의 전자입니다. 온도가 0K고, 외부의 전자기 상호작용이 존재하지 않는 곳에서 원자 주변을 돌고 있는 전자(spin = 1/2, spin_z = 1/2)가 하나라고 했을 때, 전자는 가장 낮은 에너지 상태에 존재하게 됩니다. 그런데 그 원자에 전자를 하나 추가할 때, 가장 낮은 에너지 상태에 전자가 있으려면 spin = 1/2 이고, spin_z = -1/2 인 상태로만 존재할 수 있습니다. 만약 기존의 전자와 같은 상태(spin = 1/2, spin_z = 1/2)의 전자라면 가장 낮은 에너지 레벨이 아니라 그것보다는 높은 에너지 레벨에만 존재할 수 있습니다. 이처럼 배타원리를 만족하는 입자를 페르미온이라 합니다. 그러나 보존의 경우 페르미온과는 다르게 같은 상태에 입자의 개수 제한이 없이 존재할 수 있습니다. 배타원리를 설명하던 시스템에서 전자를 다른 어떤 보존 입자로 바꿔서 생각하면, 가장 낮은 에너지 레벨에 하나의 입자가 있어도 동일한 상태를 가진 입자를 추가하는 것이 전혀 문제가 되지 않을 뿐더러 수많은 같은 상태의 입자들이 가장 낮은 에너지 레벨에 존재할 수 있다는 것을 실험적으로 확인하였고 그것이 Bose-Einstein condensation입니다. p.s 최대한 일반적이고 특징적인 부분만 설명하려다보니 부족한 부분이 있습니다. 그점 유의해서 읽어주세요.
14/02/02 13:20
저번에도 이와 유사한 자기홀극을 재현한 실험을 실제로 했다고 기억합니다. 확실히 자기홀극입자를 발견한 건 아니라서 모르겠지만 진짜 자기홀극입자를 발견한다면 개인적으로는 페르마의 정리가 풀린 수준의, 힉스입자보다 더한 충격일 것 같습니다.
14/02/02 15:54
단극이라 표현을 했었던것 같은데 요즘은 홀극이라는 말이 공식 명칭이 된것 같네요.
발견 했다고 떠들썩 했던 것이 오랜 기간동안 이미 여러번이라 이번에도 신중하게 기다려 봐야 할 것 같습니다.
14/02/04 00:34
그러니까 아무리 보잘것 없어도 자기 짝은 있다는 기존 이론에서... 영원한 솔로도 있을 수 있다는 것이 증명된거네요? '홀'은 짝의 반댓말인거군요.
14/02/04 00:48
역학이 상대론과 양자론으로 확대되었듯이
전자기학도 그렇게 되는것인가 하는 생각이 드네요. 그런데 전자기학은 양자전기역학으로 이미 마이크로에선 적용되는거 같은데 역학은 스케일에의해 그 적용범위가 결정되지만 전자기학은 스케일이 아닌 다른 것에 의해 결정되는것인가? 여튼 과학은 너무 좋습니다.
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