고에너지물리학

요약 소립자(素粒子)의 성질이나 구조를 밝히는 소립자물리학을 말한다. 소립자의 내부구조를 들여다보기 위해서는 매우 높은 에너지를 가진 물질파가 필요하므로 이렇게 이름붙인 것이다.

오늘날에는 소립자(素粒子)의 성질이나 구조를 밝히는 소립자물리학을 고에너지물리학이라 하며, 원자핵의 성질이나 구조를 밝히는 학문을 좁은 뜻으로 핵물리학이라 한다. 입자의 성질이나 상호작용 및 내부 구조를 연구하여, 물질의 구조와 운동에 관한 기본적인 물리법칙을 탐구하는 학문이다. 입자 구조의 척도는 극히 작기 때문에 그 연구를 하기 위해서는 매우 높은 에너지(10¹⁰~ 10¹⁶eV)를  필요로 하므로 고에너지물리학이라고 한다. 보통 입자가속기를 사용하여 인공적으로 만들어낸 소립자를 이용하는 연구분야를 뜻하며, 우주선(宇宙線)을 이용한 자연계에서 일어나는 초고에너지 현상의 연구는 우주선물리학 또는 초고에너지물리학이라 하여 구별한다.

제2차 세계대전 후, 인공중간자나 브이입자(V입자:현재는 K중간자나 Λ입자라 한다)의 발견으로부터 시작하여 대형 입자가속기의 건설과 더불어 크게 발전하였다. 이를 통하여 자연계에는 스트레인지니스라고 하는 양자수(量子數)를 가지는 소립자나 다수의 들뜬준위[勵起準位]가 존재한다는 것을 밝혀냈다. 고에너지의 기준으로서 생성 가능한 입자를 살펴보면, π중간자에 대해서는 3×10⁸eV, 새로운 입자에 대해서는 10⁹eV, 핵자(核子)에 대해서는 10¹⁰eV 정도이다.

고에너지물리학의 중심문제는 입자의 내부 구조를 조사하여 구성요소와 내부를 지배하고 있는 역학법칙을 밝힘으로써, 소립자의 창생 소멸과 복잡한 각종 상호작용을 통일적으로 이해하는 것이다.