세상의 기본입자는 원자? 쿼크? 파동? 아니면 수학?

세상의 기본입자에 대한 인간의 연구는 매우 오래되었고 지금도 진행중이다.
과거에는 물, 불, 흙 등 눈에 보이는 것이었다가 러더포드-보어의 원자모형이 정착되면서 원자의 핵이 후보가 되었다.
시간이 흘러 CERN 등의 입자가속기 연구소에서의 핵 충돌 실험을 통해 핵도 더 작은 입자들로 구성되어져 있다는 것을 알게 되었다.

현재까지 밝혀진 이 입자들을 알아보자.

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%AC%BC%EC%A7%88

입자물리학의 표준 모형에서 물질을 이루는 기본입자는 페르미온이다. 페르미온은 쿼크와 렙톤으로 구분되며 페르미-디랙 통계에 따라 분포한다.

1. 쿼크
   쿼크는 6가지 종류의 기본입자이다.
   1) Up(u)
   2) Down(d)
   3) Charm(c)
   4) Strange(s)
   5) Top(t)
   6) Bottom(b)
2. 랩톤
   렙톤은 스핀 1/2인, 페르미온이면서 강한 상호작용의 영향을 받지 않는 6개의 입자이다. 전자, 뮤온, 타우온과 같은 중성 미자가 렙톤에 해당한다.
   1) 전자 / 양전자(e+/e-)
   2) 뮤온 / 반뮤온(u+/u-)
   3) 타우온 / 반타우온(t+/t-)
   4) 전자 중성미자 / 전자 반중성미자(Ve/-Ve)
   5) 뮤온 중성미자 / 뮤온 반중성미자(Vu/-Vu)
   6) 타우온 중성미자 / 타우온 반중성미자(Vt/-Vt)

그 외 4개의 게이지 보존과 힉스 보손이 있다. 2013년 피터 힉스와 프랑수아 앙글레르는 CERN에서 힉스보존을 발견하여 노벨상을 수상하였다.

 

이 17개의 입자가 현재까지 관측된 가장 작은 입자들이다.
하지만 더 정교한 입자가속기 실험에서 나타난 여러 결과들을 설명하기 위한 과정에서 파생된 "끈이론"에 따르면 이 각 입자들 안에는 엄청나게 작은 진동하는 끈이 존재한다고 설명하기도 한다.
어쩌면 이 진동하는 끈이 세상의 기본입자일지도 모르겠다.

 

문제는 이 진동하는 끈은 너무 작아서 미래에도 인간이 관측할 가능성은 없다는 것이다. 만일 볼 수 없다면 결국 이 진동하는 끈은 방정식에만 존재하게 된다. 그래서 어떤 이는 이 세상의 가장 기본 입자는 수학이라고 말하기도 한다. 수학은 논리에서 비롯되었으므로 세상의 가장 작은 입자를 계속 쪼갰더니 말도 안되게 "논리"가 나왔다는 것이다.

 

이것은 블랙홀에서 유추된 시물레이션 우주론의 미시 세계적인 증거일까?