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반물질이란 무엇인가?

잠깐만! “반물질”이라고?, “순수한 에너지”?, 뭔 소리 하는 거야? 스타트랙이야기야?

반물질이라는 개념은 생소하다, 게다가 우주는 완전히 물질로만 이루어져있는 걸로 보이기 때문에 더 이상하다. 반물질은 뭔가 우리가 우주에 대해서 알고있는 것들을 모두 부정하는 것 처럼 느껴진다.


페르미실험실의 이미지 호의

그러나 우리는 거품상자 사진에서 반물질에 대한 증거를 볼 수 있었다. 이 상자에서 자기장은 음전하를 띈 입자는 왼쪽으로 돌게 하고, 양전하를 띤 입자는 오른쪽으로 돌게 한다. 많은 전자와 양전자 쌍은 마치 아무것도 없는 곳에서부터 나타나는 것처럼 보인다. 그러나 사실 그것들은 광자에서 생긴 것이다. 이것은 자취를 남겨두지 않는다. 양전자(반전자)는 마치 전자처럼 행동하지만 반대방향으로 회전을 한다. 왜냐하면 그들은 서로 다른 전하를 가지기 때문이다.

만약 반물질과 물질이 정확히 같지만 반대라면, 왜 우주에는 반물질보다 물질이 훨씬 많이 있는 것인가?

글쎄.. 우리는 모른다. 그러한 질문은 물리학자들이 밤새서 연구 해야할 과제이다.

(반입자에 대한 일반적인 표시는 상물질 입자의 표시 위에 막대기 표시를 한다. 예를 들어 “up quark” u는 “up antiquark” 으로 표시를 하고 u-bar라고 읽는다. 쿼크의 반입자는 반쿼크이고, 양성자의 반입자는 반양성자등이다. 반전자는 positron이라고 불리고 e+으로 표시한다.)