문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 케이온 (문단 편집) == K^^±^^ 중간자 == 질량은 493.677±0.013 MeV 정도로 파이온보다 4배 정도 더 무겁다. 수명이 비교적 길다. 대략 12 나노초 정도. 전혀 안 길어 보이는 이 수명을 길다고 하는 이유는 빛의 속도로 날아간다고 쳤을 때 무려 3.6 m를 날아간다는 이야기이기 때문. 더군다니 이건 시간 지연을 무시한 것이다. 실제로 LHC의 충돌 실험에서 생성되는 K^^±^^들은 각 검출기들의 트랙커(tracker) 파트를 지나 강입자 칼로리미터(calorimeter)[* '열량계'라고 번역할 수 있겠으나 중고등학교 때 접한 그 열량계와는 사뭇 다른 녀석들이다.] 파트까지 도달한다. 파이온과 더불어 직접 관측이 가능한 대전된 강입자(charged hadron)의 대표 주자들. 주요 붕괴 채널은 약한 상호작용으로 인한 뮤온-뮤온 중성미자 붕괴. 대략 60% 정도이다.[* 전자-전자 중성미자 붕괴는 아무래도 전자의 질량이 너무 작아서 상대적으로 비율이 떨어지는 탓으로 보고 있다. 실제로 branching ratio를 계산해 보면 이 녀석이 [math(m_l^2 (m_K^2 - m_l^2))] ([math(m_K, m_l)]은 각각 케이온과 렙톤의 질량)과 비례함을 알 수 있는데, 이것만 보더라도 전자-전자 중성미자로 붕괴될 확률이 엄청나게 작아진다는 것을 알 수 있다. 파이온 역시 같은 행동을 보이는데, 사실 대부분의 교재들에서는 파이온을 가지고 이 현상을 설명한다. 자세한 건 Thomson, Modern Particle Physics, 2013의 subsection 11.6.1을 보도록.] 그 다음으로 비율이 큰 붕괴 채널은 π^^+^^+π^^0^^와 π^^+^^+π^^+^^+π^^-^^로 각각 대략 20%, 5.6%이다. 곧 언급할 타우-세타 문제에서 제시된 붕괴 채널들이다. 첫 발견 때부터 미스테리한 성질로 물리학자들에게 혼란을 가져다 주었다. 발견되었을 당시 이 녀석의 이름은 타우 중간자[* 타우 렙톤과는 다르다. 타우 렙톤은 1980년대 들어서야 발견되었다.]와 세타 중간자. 이름이 두 개인 이유는 처음 발견되었을 때 물리적 특성이 다른 두 붕괴 채널이 발견되었기 때문이었다. 타우 중간자로 명명된 입자는 π^^+^^+π^^+^^+π^^-^^로 붕괴하며 세타 중간자로 명명된 입자는 π^^+^^+π^^0^^로 붕괴한다. 여기서 두 붕괴 채널의 패리티가 각각 -1, +1이다. 그래서 타우와 세타는 서로 다른 패리티 넘버를 가지며, 따라서 다른 입자라고 다들 생각했었다. 그런데 이들의 성질을 분석하면서 이상한 점을 발견했는데, 패리티 넘버를 제외한 다른 성질들, 즉 질량과 전하, 스핀, 기묘도 등이 너무나도 똑같다는 것이었다. 그래서 다들 이상하다고 생각했었는데... 여기서 1956년에 이르러 양전닝과 리정다오가 활약을 한다. 그들이 내세운 이론은 단순했는데, '''약한 상호작용이 패리티 보존을 깬다'''는 것이다. 타우 중간자와 세타 중간자는 기묘도(strangeness)가 1인 반면 이들의 붕괴 후 입자들(파이온들)은 기묘도가 0이므로 이 붕괴 반응이 약한 상호작용을 통한 것임이 이미 알려져 있었다.[* 이 당시에 아직 쿼크 이론이 없었던 관계로 이런 식의 설명을 넣는다.] 그런데 다른 건 패리티 보존을 깨지 않는다는 건 알아도 약한 상호작용은 아직 잘 모르는 상호작용이다 보니, 어쩌면... 하고 제시할 수 있는 것이었다.[* 실제로 양전닝과 리정다오의 논문을 보면 꽤나 조심스럽게 그 가능성을 제시하고 있음을 알 수 있다. 여러 다양한 경우를 따지고, 상황 별로 검증 방법을 제시하는 등. 다만 타우-세타 문제 이야기는 맨 처음에 잠깐 언급되고 말았고 강입자 파트 쪽 경우의 예시는 이거 말고 람다 중입자의 붕괴를 따졌다.] 이 제안을 수용하면 '''타우 중간자와 세타 중간자가 사실 동일한 입자'''는 결론을 얻을 수 있다. 워낙 파격적이지만[* 그때까지만 해도 물리학자들은 모든 물리 법칙이 패리티 전환에 대칭, 즉 거울 대칭이라고 굳게 믿어왔다. 맥스웰 방정식도 그렇고 슈뢰딩거 방정식, 디랙 방정식 모두가 이를 만족한다.] 깔끔하게 타우-세타 문제를 해결하는 건 주목할 만한 것이었는데... 바로 이듬 해인 1957년 우젠슝의 실험을 통해 왼손잡이 [[중성미자]]만 약한 상호작용을 한다는 것이 밝혀져[* 패리티 전환이 결국 왼손과 오른손을 바꾸는 것과 같은 것이다. 오른손잡이의 거울 속 이미지는 왼손잡이인 것을 생각하면 된다.] 결국 약한 상호작용이 패리티 보존을 깬다는 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 해서 타우-세타 문제가 해결되었고, 결국 타우 중간자와 세타 중간자가 같은 입자라는 결론에 도달하게 된다. 그렇게 해서 우리가 아는 케이온이 나오게 된 것이다.--왜 타우도 세타도 아닌 생뚱맞은 K로 이름이 정해진 것인지는 모르겠지만-- 이게 얼마나 놀라운 사건이었냐면, 실험으로 검증된 해인 1957년에 바로 이 공적으로 양전닝과 리정다오는 '''[[노벨물리학상]]'''을 수상하게 된다. 이론이 제시된 지 불과 1년 후에 수상받은 것이다. 보통 검증과 그 중요성이 몇 년 혹은 몇십 년에 걸쳐 확실히 되었을 때에야 노벨상이 수여된다는 것을 유념하자. 다만 이론을 제시한 양전닝과 리정다오만 수상 받고 그 이론을 검증한 우젠슝이 수상받지 못한 것은 논란을 불러 일으켰다. 여성 물리학자라서 무시당한 게 아니냐는 논란은 물론이다.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