양자장론

파인만 도형의 예 (전자와 양전자의 쌍소멸로 인한 중간자 생성)

대칭 시공간 병진 대칭 로런츠 군 푸앵카레 군 등각 대칭 이산 대칭 전하 켤레 대칭 (C) 반전성 (P) 시간 역전 대칭 (T) 기타 게이지 이론 초대칭 대칭 깨짐 자발 대칭 깨짐 골드스톤 보손 힉스 메커니즘 변칙

도구 기본 개념 전파 인자 윅 정리 (표준 순서) LSZ 축약 공식 상관 함수 양자화 정준 양자화 경로 적분 산란 이론 산란 행렬 만델스탐 변수 섭동 이론 파인만 도형 질량껍질 가상 입자 조절과 재규격화 파울리-빌라르 조절 차원 조절 최소뺄셈방식 재규격화군 유효 이론 (유효 작용) 게이지 이론 공변미분 파데예프-포포프 유령 BRST 대칭 워드-다카하시 항등식

이론 장난감 모형 사승 상호작용 콜먼-와인버그 모형 시그마 모형 베스-추미노 모형 게이지 이론 양자 전기역학 양-밀스 이론 양자 색역학 전기·약 이론 표준 모형 대통일 이론 대통일 이론 페체이-퀸 이론 시소 메커니즘 최소 초대칭 표준 모형 테크니컬러

학자 초기 학자 위그너 마요라나 바일 전자기력 디랙 슈윙거 도모나가 파인만 다이슨 강한 상호작용 유카와 겔만 그로스 폴리처 윌첵 약한 상호작용 양전닝 리정다오 난부 글래쇼 살람 와인버그 고바야시 마스카와 힉스 앙글레르 재규격화 펠트만 엇호프트 윌슨

v t e

양자장론에서 전기·약 작용(electroweak interaction) 또는 전약력(電弱力)은 높은 에너지에서 약한 상호작용과 전자기력이 하나로 통합하여 만드는 힘이다. 낮은 에너지에서는 약전자기 대칭이 저절로 깨지면서 약력과 전자기력이 분리되지만, 이 이론에서는 하나의 힘에대한 두개의 다른 측면인 것으로 생각한다. 100GeV에 해당하는 작용 에너지보다 큰 에너지에서, 이 둘은 전약력으로 통합된다. 따라서 우주가 아주 뜨거울 경우(대략 10¹⁵K의 온도), 약한 상호작용과 전자기력은 전약력으로 통합된다. 전약력의 시대동안 전약력이 강력과 분리되었다. 또한, 쿼크의 시대동안 전약력이 약한 상호작용과 전자기력으로 분리되었다.

셸던 리 글래쇼, 압두스 살람, 스티븐 와인버그은 기본입자 사이에 작용하는 약력과 전자기력의 결합의 이론형성에 대한 공로로 1979년 노벨 물리학상을 수상하였다. 전약력의 존재의 입증은 실험적으로 두번 이루어졌다. 첫번째는 1973년에 거품상자 Gargamelle에서 중성미자가 산란될 때 중성 보존류가 일어남을 발견한 것이다. 두번째는 1983년에 UA1, UA2실험에서 슈퍼 양성자 싱크로트론을 이용하여 양성자-반양성자 충돌을 일으켰을 때 W와 Z게이지 보손을 찾아낸 것이다. 1999년에 헤라르뒤스 엇호프트와 마르티뉘스 펠트만이 전약력의 재규격화 문제를 해결하여 노벨 물리학상을 수상하였다.

약전자기력의 라그랑지언은 대칭이 깨지기 전에 네 부분으로 나뉜다.

${\displaystyle {\mathcal {L}}_{E-W}={\mathcal {L}}_{g}+{\mathcal {L}}_{f}+{\mathcal {L}}_{H}+{\mathcal {L}}_{y}}$

g항은 게이지 장을 나타낸다. 약전자기력의 게이지 군은 SU(2)×U(1)이므로, SU(2)에 해당하는 세 게이지 보손 W와 U(1)에 해당하는 하나의 게이지 보손 B가 있다. SU(2)는 비가환군이므로, W보존 사이의 상호작용을 포함한다.

${\displaystyle {\mathcal {L}}_{g}=-{\frac {1}{4g^{2}}}W_{a}^{\mu \nu }W_{\mu \nu }^{a}-{\frac {1}{4g'{}^{2}}}B^{\mu \nu }B_{\mu \nu }}$

f항은 페르미온을 나타낸다. 최소 커플링을 통해, 페르미온은 게이지 보손과 상호작용한다.

${\displaystyle {\mathcal {L}}_{f}={\overline {q}}_{i}iD\!\!\!\!/\;q_{i}+{\overline {u}}_{i}^{c}iD\!\!\!\!/\;u_{i}^{c}+{\overline {d}}_{i}^{c}iD\!\!\!\!/\;d_{i}^{c}+{\overline {l}}_{i}iD\!\!\!\!/\;l_{i}+{\overline {e}}_{i}^{c}iD\!\!\!\!/\;e_{i}^{c}}$

H항은 힉스 장 ${\displaystyle h}$를 나타낸다.

${\displaystyle {\mathcal {L}}_{H}=|D_{\mu }h|^{2}+{\frac {1}{4}}\lambda (|h|^{2}-v^{2})^{2}}$

y항은 유카와 상호작용으로, 힉스 메커니즘을 거치면 페르미온의 질량을 나타낸다.

${\displaystyle {\mathcal {L}}_{y}=y_{u\,ij}\,h\,q_{i}u_{j}^{c}+y_{d\,ij}\,h^{\dagger }\,q_{i}d_{j}^{c}+y_{e\,ij}\,h^{\dagger }\,l_{i}e_{j}^{c}}$

이 네항을 다 더하면 전기ㆍ약 작용이 된다

• 양자장론의 역사
• 와인버그 각
• 양-밀스 이론

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전기·약 작용

• 김진의 (1984). 《소립자와 게이지 상호작용》. 민음사. ISBN 89-374-3500-4. 

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