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눈에 보이지 않는 효과들

다음 상황과 같이 힘에 대해 생각해보자:

두 사람이 빙판위에 서 있다. 한 사람이 팔을 뻗은 후 뒤로 밀려난다. 잠시 후에 다른 사람이 눈에 보이지 않는 물체를 잡고 뒤로 밀려난다. 비록 농구공을 볼 수는 없지만 다른 사람에게서 농구공의 효과를 보기 때문에 한 사람이 다른 사람에게 농구공을 던졌다고 상상해볼 수 있다. (애니메이션 우측하단의 농구공 모양을 눌러 농구공을 표시하거나 사라지게 할 수 있습니다.)

기본 입자에 작용하는 모든 상호작용은 다른 입자들과는 다른 힘 전달 입자의 교환에 의한 것이 밝혀졌다. 이 입자들은 위의 예시에서 기본 입자들(농구 선수)사이에 던져진 농구공과 비슷하다. 우리가 보통 "힘"이라고 생각하는 것은 실제로 기본 입자들에 대한 힘 전달 입자들의 효과이다.

물론, 위의 애니메이션은 단지 반발력만을 설명해주고 인력에 대해서는 설명하지 못하는 투박한 비유에 불과하다.

우리는 일상생활에서 자기력, 중력 등의 수 많은 인력을 보고 있다. 그래서 우리는 일반적으로 한 물체가 다른 물체에게 영향을 끼친다는 사실을 당연하게 생각한다. “두 물체가 접촉 없이 어떻게 서로에게 영향을 끼칠까?”와 같은 더 깊은 질문을 하게 될 때, 보이지 않는 힘이 힘 전달 입자의 교환에 의한 것이라고 설명해볼 수 있다. 입자 물리학자들은 이들 힘 전달 입자들의 교환에 의해서 다른 입자에 작용하는 한 입자의 힘을 엄청난 정확도로 설명할 수 있다는 사실을 발견하였다.

한 가지 알아둬야 할 것은, 특별한 힘 전달 입자는 그 특별한 힘의 영향을 받는 기본 입자들에 의해서만 흡수되고 만들어 질 수 있다는 것이다 예를 들어서 전자와 양성자는 전기적 전하를 가지고 있기 때문에 그것들은 전자기력의 힘 전달 입자인 광자를 생산하고 흡수할 수 있다. 반면에 중성자는 전기적 전하가 없기 때문에 중성자는 광자를 흡수하거나 생산할 수 없다.