끈 (물리학)
이 문서는 물리학에 관한 것입니다. 일반적인 끈에 대해서는 끈의 진동 문서를 참조하십시오.
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끈은 이론물리학의 한 부분인 끈이론을 연구하는데 있어 주요한 하나의 연구과제이다. 끈은 물질의 기초를 이루는 하나의 가설상의 진동하는 1차원 미시구조이다. 끈이론에는 6가지 종류가 있고 이것들은 M-이론으로 통합된다. 기본입자가 0차원의 점입자인데 반하여 끈이론에서의 끈은 1차원상의 공간적 길이를 가지고 있다. 쿼크와 전자는 끈이론에 의하면 끈으로 이루어진 것으로 생각된다.
이러한 1차원 구조를 가정함으로써 보다 기초적인 물리학적 특성이 함께 유도된다. 그리고 끈이론은 양자역학과 위배되는 면이 없으면서 양자중력을 포함하고 있다. 이것은 그전의 끈이론은 이와 일치하지 않았다.
끈의 길의 크기는 플랑크 상수 정도로 생각된다. 양자중력 효과는 이러한 규모에서 나타나는 것으로 보인다.:
m
m보다 큰 규모에서는, 물리실험실에서 볼 수 있는 정도에서는 이러한 물질은 0차원 점입자처럼 보인다. 하지만 작은 끈의 진동모드와 구조는 양자장이론의 표준모형과는 상당히 다른면을 보인다. 하나의 예로서 끈의 진동상태에 따라 광자의 특성을 보이고 다른 진동상태에서는 쿼크인 것이다. 이러한 포용적인 특징은 끈이론의 가장 강력한 장점이다. 그러나 아직까지 끈이론에서 표준모형에서 제시하는 입자들을 모두 설명할 수 있는 해결책은 아직 제시되고 있지 않았다.
시공간에대한 연구가 진전됨에 따라, 점입자가 시공간상에 그리는 1차원의 세계선과 비슷하게, 끈은 세계면이라고 부르는 시공산상의 면을 이룬다.
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[편집] 끈의 종류
[편집] 닫힌 끈과 열린 끈
끈은 닫히거나 열릴 형태로 존재할 수 있다. 닫힌형의 끈은 따로 종단을 가지고 있지 않아 위상수학적으로 원과 같다. 열린형의 끈은 두개의 종단을 가지고 있으며 위상수학적으로는 선의 구간과 같다. 닫힌 끈만으로도 이론을 만들 수 있으나 만약 이론이 열린 끈을 포함한다면 (열린 끈 두개가 붙어서 닫힌 끈을 만들 수 있기 때문에) 닫힌 끈도 포함해야 한다. 닫힌 끈에서는 (유향(oriented) 끈의 경우) 왼쪽으로 전파하는 진동과 오른쪽으로 전파하는 진동이 독립적이다. 이 진동을 양자화 하게 되면, 진동을 하고 있는 상태가 입자의 특징을 결정한다. 유명한 비유는 바이올린 하나가 여러 음색의 소리를 내는 것과 같이, 줄 하나의 진동하는 모양이 입자의 성질(질량, 스핀 등)을 결정한다는 것이다.
가장 오래된 끈이론인 type I 끈이론은 열린형 끈이론을 포함한다. 하지만 끈이론의 발전에 따라 1990년대 들어서 열린 끈의 끝점은 D막의 끝에 붙어 있다고 생각하게 되었다.
열린끈과 닫힌끈 일반적으로 진동모드와 관련있는데, 닫힌끈의 하나의 모드는 중력자와 대응된다. 또다른 끈이론들에서는 낮은 에너지의 열린형 끈의 진동은 타키온과 대응된다. 또다른 열린끈의 진동은 광자와 글루온의 특성을 나타낸다.
[편집] 같이 보기
[편집] 참고 자료
- Schwarz, John (2000). "Introduction to Superstring Theory". Retrieved Dec. 12, 2005.
- "NOVA's strings homepage"
