중성 흐름 문서 원본 보기

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'''중성 흐름'''(中性-, {{llang|en|neutral current}})은 아원자 입자끼리의 [[약한 상호작용]] 중 하나이다. [[Z보손]]에 의해 이루어진다. 중성 흐름의 발견을 통해 [[전자기 상호작용]]과 [[약한 상호작용]]간 [[통일장 이론]]의 성립이 가능할 수 있었고, [[W와 Z보손]]이 발견되도록 하였다.

== 정의 ==
중성 흐름이라는 이름은 이 상호작용에 참여하는 입자인 [[중성미자]]의 성질에서 따온 것이다. 일례로 {{SubatomicParticle|Electron neutrino}}{{SubatomicParticle|Electron}} → {{SubatomicParticle|Electron neutrino}}{{SubatomicParticle|Electron}} 탄성 충돌 산란진폭에 대한 중성 흐름은 다음과 같이 나타낸다.
:<math>\mathfrak{M}^{\mathrm{NC}} \propto J_{\mu}^{\mathrm{(NC)}}(\nu_{\mathrm{e}}) \; J^{\mathrm{(NC)}\mu}(\mathrm{e^{-}})</math>
여기서 전자와 [[중성미자]]의 중성 흐름을 기술하면 다음과 같이 쓸 수 있다.
:<math>J^{\mathrm{(NC)}\mu}(f) = \bar{u}_{f}\gamma^{\mu}\frac{1}{2}\left(g^{f}_{V}-g^{f}_{A}\gamma^{5}\right)u_{f}</math>
여기서 <math>\displaystyle g^{f}_{V}=T_3(f)-2\sin^2\theta_W ~ Q(f)</math>와 <math>\displaystyle g_{A}^{f}=T_{3}(f)</math>는 각각 [[페르미온]] <math>f</math>와의 벡터 결합상수와 [[축벡터]] 결합상수이다.

[[Z보손]]은 [[광자]]와 [[글루온]]을 제외한 모든 [[표준 모형]] 입자들과 결합이 가능하다. 하지만 상호작용하는 두 입자가 모두 전하를 가졌을 경우, Z보손에 더해 [[광자]]까지 주고받을 수 있다. 상호작용하는 입자가 Z보손 질량({{Val|91|u=GeV}}) 이상의 에너지를 갖고 있지 않을 경우, Z보손 주고받음의 효과는<math>~(E/M_Z)^2</math>로 전자기 상호작용 과정의 전체 진폭에서 차지하는 비중은 대단히 작다. 이와 같은 이유 때문에 1983년이 되어서야 입자가속기를 통해 중성 흐름이 관여하는 상호작용을 관측하고, Z보손의 질량을 제대로 측정할 수 있었다.

[[중성미자]]를 포함하는 Z보손 상호작용은 독특한 특징이 있는데, 중성미자는 [[W보손]]을 주고받을 때는 [[비탄성 충돌]]에 가깝게 산란하며, Z보손을 주고받을 때는 거의 [[탄성 충돌]]에 가깝게 산란하는 특성이 있다. 약한 중성 흐름은 [[압두스 살람]], [[셸던 글래쇼]], [[스티븐 와인버그]]에 의해 예견되었고,<ref>{{웹 인용|title=The Nobel Prize in Physics 1979|url=http://www.nobel.se/physics/laureates/1979|publisher=[[Nobel Foundation]]|accessdate=2008-09-10|보존url=https://web.archive.org/web/20040803075503/http://www.nobel.se/physics/laureates/1979/|보존날짜=2004-08-03|url-status=dead}}</ref> 1974년에 가가멜<small>Gargamelle</small>이라는 이름의 [[CERN]] [[거품 상자]]에서 수행한 중성미자 실험에서 확인되었다.

== 같이 보기 ==
* [[양자 색역학]]

== 각주 ==
{{각주}}

== 외부 링크 ==
* [http://cerncourier.com/cws/article/cern/29168 ''THE DISCOVERY OF WEAK NEUTRAL CURRENTS'', CERN Courier]
* [https://web.archive.org/web/20110827031552/http://public.web.cern.ch/public/en/Research/Gargamelle-en.html public web CERN]
* [http://www.britannica.com/EBchecked/topic/410842/neutral-current-interaction britannica]
* [https://web.archive.org/web/20200625183702/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/neucur.html R Nave]
* https://web.archive.org/web/20120121101618/http://www.actaphys.uj.edu.pl/vol37/pdf/v37p2295.pdf
* https://web.archive.org/web/20200629153642/https://www.symmetrymagazine.org/breaking/2009/07/07/gargamelle
* [http://cerncourier.com/cws/article/cern/27904 cerncourier]
* {{웹 인용|last=Padilla|first=Antonio (Tony)|title=Gargamelle and Neutral Currents|url=http://www.sixtysymbols.com/videos/neutral_currents.htm|work=Sixty Symbols|publisher=Brady Haran for the [[노팅엄 대학교|University of Nottingham]]}}

[[분류:양자장론]]
[[분류:게이지 이론]]
[[분류:물리학 개념]]