문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 게이지 장 (문단 편집) == 한계 == 게이지 장 자체에는 거의 한계가 없다. 중력은 어차피 텐서장으로 기술되는 것이라서 게이지 장과 상관 없는 것이다. 양자중력이 아직 없는 이유는 중력을 올바르게 기술하기에 양자장론의 프레임이 부족한 것이지 게이지 장과는 별 관계가 없다. 매개 입자의 질량을 설명하지 못했던 한계도 힉스 매커니즘으로 해결이 되었다. 다만 그래도 한 가지 한계를 꼽자면 '''왜 게이지 군이 그것이어야 하는가'''일 것이다. 표준모형에 따르면 게이지 군은 [math(\displaystyle SU(3) \times SU(2) \times U(1))]이다. 그런데 왜 하필 이 군이어야 하는지에 대한 답은 아직 없다. 일단 이 게이지 군이 자연의 진정한 게이지 군이라고 믿는 물리학자는 거의 없을 것이다. 이렇게 써 놔도 사실 강한 상호작용은 여전히 따로 노는 모습을 가지고 있으며 표준모형이 가지고 있는 몇 가지 부족한 모습들[* 19가지나 되는 독립된 파라메터들과 중성미자의 질량을 설명하지 못한다는 것이 그 주 원인일 것이다.]이 있기에 그럴 수 밖에 없을 것이다. 이를 해결하기 위해 물리학자들은 [math(\displaystyle SU(3) \times SU(2) \times U(1))]를 포함하는 더 큰 단일 게이지 군으로 기술되는 이론을 찾고 있다. 그중 가장 먼저 나왔고 가장 간단했던 이론이 바로 [math(\displaystyle SU(5))]-GUT 이론이다. GUT는 Grand Unified Theory의 약어인데, 말 그대로 전자기약력에서 보여준 통합(전자기력+약력)보다 더 큰 통합을 이뤘다는 뜻이다. 바로 강력까지 완전히 통합한 것이다. 표준모형에서 나타나는 게이지 군 [math(\displaystyle SU(3) \times SU(2) \times U(1))]은 사실 [math(\displaystyle SU(5))] 게이지 장의 대칭성이 붕괴되어 일어난 결과라는 것이다. 꽤 그럴 듯한 이론이었으나 양성자의 붕괴를 예측하여 얻은 양성자의 반감기가 실험과 안 맞았고[* 실제 업적과는 달리 사실 일본의 (슈퍼) [[카미오칸데]]는 이 양성자 붕괴를 검출하기 위해 지어진 것이다.] 따라서 이 이론은 좌초되었다. 지금까지 게이지 장 이론이 예측하는 족족 다 들어맞는 것 같은 모습을 보여줬지만 여기서만큼은 아니었던 것이다. 물리학자들은 이제 가장 간단했던 [math(\displaystyle SU(5))]-GUT가 아닌 다른 새로운 GUT를 찾아나서고 있다. 가장 유력한 것 중 하나가 [math(\displaystyle SO(10))]-이론. 하지만 이 이론이 맞는지는 여전히 오리무중이며 실제로 검증을 위해서는 엄청나게 높은 에너지가 필요하다. [math(\displaystyle 10^{12} \sim 10^{14})] TeV에 달하는 에너지를 요구하니 말이다. 즉, 이 에너지 이상에 도달해야 가짜 진공으로 넘어 가 ([math(\displaystyle SU(3) \times SU(2) \times U(1))]로 대칭성이 깨져 있던) 게이지 군이 원래 모습을 찾을 수 있기 때문이다.[* 그런데 이 정도 레벨의 에너지를 요구한다는 것이 재밌게도 GUT의 존재에 대한 한 증거로 받아들여지고 있다. 다름 아닌 우주론의 인플레이션(inflation) 이론 때문인데, 물리학자들은 어떤 스칼라 장의 상태가 바뀌면서 (대칭성이 깨지면서) 암흑 에너지에 해당하는 것이 엄청나게 생겨 났을 것이고 이로 인해 엄청난 팽창이 일어났을 것이라고 추측하고 있다. 이 현상의 한 가지 덤은 지금의 물질들이 이러한 대격변 와중에 생겨났다는 것이고. 그런데 이 현상의 원인이 되는 스칼라 장의 대칭성이 깨지는 경계는 에너지가 [math(\displaystyle 10^{12} \sim 10^{14})] TeV에 달하는 영역이다. 이것은 전자기약력의 스칼라 장의 경계보다 훨씬 더 높은 에너지이다. 따라서 뭔가 또다른 스칼라 장이 있어 또다른 대칭성이 깨졌어야 하고, 그것이 다름 아닌 강력과 전자기약력이 통합된 게이지 장의 게이지 대칭성이지 않은가 하는 추측을 하는 것이다.] 이 에너지는 현존하는 가장 거대한 입자 가속기(LHC)의 최대 출력(수 TeV)보다 '''수천억 배'''나 더 큰 에너지로, GUT가 검증 가능한 이론이냐, 심지어 어차피 검증도 먼 미래에나 가능할텐데 이게 지금 당장 연구할 가치가 있는 이론이냐는 비판이 생겨나는 원인이 되고 있다. 어쨌든 지금도 GUT는 활발하게 연구가 되는 분야지만 정작 "왜 게이지 군이 그래야 하는가", 아니면 예를 들어 "왜 [math(\displaystyle SU(5))]는 게이지 군이 될 수 없는가" 하는 질문은 여전히 답이 없다. 그리고 게이지 장 이론 그 자체만으로는 그 답을 찾을 수 없을 것으로 보인다.[* 실제로 로렌츠 불변성과 게이지 불변성을 모두 만족하는 스칼라들이 무수히 많음에도 어떤 특정한 것들만 가능하다는 사실은 게이지 장 이론에서 얻어진 것이 아닌 양자장론의 프레임(재규격화 가능성)에서 얻어진 것이다.] 게이지 장 이론의 한계라고 볼 수 있는 대목인 것이다. [각주] [include(틀:문서 가져옴, title=자기 퍼텐셜, version=29, paragraph=5)] [[분류:물리학]][[분류:양자역학]]저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기