소립자의 상호작용

소립자들 사이에서는 다음 3종류의 상호작용이 알려져 있는데 이것들 외에도 아직 발견되지 않은 상호작용이 있을 가능성이 있다.

〈강한상호작용〉 사이에 작용하는 (核力)이 가장 잘 알려져 있고, 이것을 포함하여 족·족 사이에 작용하는 힘을 말한다. 세기는 전자기적상호작용의 1000배 정도이다. 그 본질은 아직 알려지지 않았다. 작용이 강하기 때문에 입자가 접근하면 결합상태와 같은 것이 흔히 나타난다. 체계적으로 다루기 위해서는 새로운 이론이 필요하며 그것을 목표로 하여 많은 시도가 실시되고 있다. 겔만의 법칙이 성립되며, 팔중도모형(eight fold way model)의 대칭성이 성립된다. 하전스핀·패리티(parity:反轉性·偶奇性)·스트레인지니스(strangeness:奇妙度), 입자와 의 대칭성 등은 모두 강한상호작용에서는 보존된다. 강한상호작용을 하는 소립자를 총칭하여 (强粒子:hadron)라고 한다. 강입자는 약 300종류가 발견되어 있으며 이것들은 보다 기본적인 입자로 이루어져 있을 것이라는 견해가 유력하다. 이러한 견해의 가장 간단한 것이 쿼크(quark)모형인데, 1974년 J/ψ입자라고하는 새로운 형의 강입자가 발견됨으로써 쿼크의 종류를 늘리고 새로운 보존량(保存量)을 도입할 필요성이 검토되고 있다.

〈전자기적상호작용〉 또는 자성을 가진 입자와 (光子)의 상호작용이다. 광자의 질량이 0이므로 이 작용의 도달거리는 거시적(巨視的)이다. 이것을 다루는 이론이 양자전기역학이며, 재규격화이론(renormalization theory)에 의하여 높은 정밀도로 실험과 일치하고 있다. 하전스핀은 보존되지 않는다.

〈약한상호작용〉 소립자의 붕괴 등에서 볼 수 있으며, 세기는 전자기적상호작용의 1000분의 1정도이다. 광자 이외의 모든 소립자가 약한 상호작용을 가진다. 하전스핀·패리티·스트레인지니스, 입자와 반입자와의 대칭성 등은 모두 약한상호작용에서 보존되지 않는다. 시간 방향의 반전(反轉)에 대한 대칭성은 모든 상호작용에 대하여 성립된다고 생각되었으나, 의 붕괴 등에서 이 대칭성을 깨뜨리는 작용이 있다는 것이 발견되었다.