150. 물질 구성의 기본 요소 2

우주를 구성하는 가장 근본적인 입자

양자물리학에서는 에너지가 덩어리 또는 알갱이로 존재한다고 한다. 물질을 잘게 쪼개면 아주 작은 입자인 소립자(素粒子, elementaryparticle)가 된다. 이를 물질을 구성하는 기본 입자라고 한다. 

모든 물질은 쿼크와 렙톤, 그리고 전자로 구성된다.

기존에는 물질의 작은 단위는 분자와 원자로 구성된 것으로 이해했다. 분자는 물질의 특성을 나타내는 가장 작은 단위이며, 원자는 물질을 자를 수 있는 가장 작은 단위로 물질의 특성을 나타내지는 못한다. 

예를 들어, 산소는 O라는 원소로 표시한다. O는 산소를 표시하지만, 산소로서 기능이나 특성을 나타내지는 못한다. 

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O는 하나가 아니라 두 개의 O가 화학적 작용을 통해 O₂가 되어야 한다. 산소를 나타내는 단위가 되는 것은 원자인 O이고, 산소의 특징과 기능을 하는 O₂를 분자라고 한다. 

하지만 과학기술의 발전은 가장 작은 단위였던 원자를 구성하는 더 작은 물질이있다는 것을 발견했다. 물질의 특성과는 별개로 모든 물질은 원자핵과 전자로 구성된다는 것이다. 

산소 원자인 O에서 전자가 방출되고 원자핵의 결합을 통해 O₂가 되는 것이다. 이런 발전은 물질의 본질은 특성이 있는 물질이 아니라 특성이 뚜렷하지 않은 기본 물질의 조합과 결합을 통해 특성을 나타내는 것이라고 이해가 된다. 

물질을 구성하는 입자와 쿼크 (출처: 도서 - 심리상담매뉴얼)

원자를 구성하는 본체라고 할 수 있는 원자핵은 양성자와 쿼크 세 개가 모인 합성 입자인 중성자로 구성된다. 쿼크(quark)는 현재까지 밝혀진 우주를 구성하는 가장 근본적인 입자로 더 작은 입자로 쪼개지지 않고 그 자체로 가장 근본적인 입자이며 내부 구조가 없는 점 입자로 알려져 있다. 

앞으로 과학기술이 더 발달하면 더 작은 입자체를 발견하게 될지는 아무도 모른다. 

하지만 적어도 눈에 보이지 않은 허공에 빛과 전파, 그리고 음파가 가득 차 있다는 것처럼 물질 구성의 가장 작은 단위라고 알려진 것들의 사이에 다른 존재를 발견할 수도 있을 것이다.

쿼크의 종류 (출처: 도서 - 심리상담매뉴얼)