힉스 보손 문서 원본 보기

{{위키데이터 속성 추적}}
{{입자 정보
| 이름 = 힉스 보손
| 구성 = [[기본입자]]
| 가족 = [[보손]]
| 상호작용 = [[약한 상호작용|약력]]
| 이론 = [[로버트 브라우트]], [[프랑수아 앙글레르]], [[피터 힉스]], [[제럴드 구럴닉]], [[칼 하겐]], [[톰 키블]]
| 발견 = [[2012년]] [[7월 31일]](추정<ref group="주해">[[유럽입자물리연구소]]의 발표</ref>)
| 기호 = H<sup>0</sup>
| 질량 = 125.9(4) GeV/''c''<sup>2</sup>(5.9시그마)<ref name="PDG">{{웹 인용|url=http://pdg8.lbl.gov/rpp2013v2/pdgLive/Particle.action?node=S055|웹사이트=2014 Review of Particle Physics|저자=Particle Data Group|제목=Higgs Bosons — H<sup>0</sup> and H<sup>±</sup>}}{{깨진 링크|url=http://pdg8.lbl.gov/rpp2013v2/pdgLive/Particle.action?node=S055 }}</ref>
| 평균수명 = 1.56×10<sup>−22</sup> s ([[표준 모형]] 예측)<ref>{{웹 인용|url=http://pdg8.lbl.gov/rpp2013v2/pdgLive/DataBlock.action?node=S055HBW|웹사이트=2014 Review of Particle Physics|저자=Particle Data Group|제목=H<sup>0</sup> decay width}}{{깨진 링크|url=http://pdg8.lbl.gov/rpp2013v2/pdgLive/DataBlock.action?node=S055HBW }}</ref>
| 붕괴입자 = W<sup>+</sup>W<sup>−</sup>, ZZ, γγ, b{{overline|b}}, τ<sup>+</sup>&tau<sup>−</sup><ref name="PDG"/>
| 전하 = 0
| 색전하 =
| 스핀 = 0
| 반입자 = 자기 자신
}}

[[파일:CMS Higgs-event.jpg|섬네일]]
'''힉스 보손'''({{llang|en|Higgs boson}})은 [[입자물리학]]의 [[표준 모형]]이 제시하는 [[기본 입자]] 가운데 하나이다. 힉스 보손은 현대 물리학이 우주를 설명하는 데 있어 중요한 역할을 담당하고 있어, 존재 여부를 확인하는 것에 따라 지금의 물리학에서 설명하는 우주론 자체가 얼마나 실제와 같은지를 가늠할 수 있는 기준이 된다. 현재 알려진 기본 입자 가운데 유일한 스칼라 보손이다.

== 역사 ==
=== 이론적 예측 ===
1964년에 [[피터 힉스]]는 [[입자]]에 [[질량]]이 부여되는 과정에 대한 [[가설]]인 [[힉스 메커니즘]]을 발표하면서 힉스 보손의 존재를 가정하였다.<ref group="주해">[[양성자]], [[중성자]]과 같은 결합된 입자들의 질량에서 단지 1%만이 힉스 메커니즘에 의한 것이다. 다른 99%는 [[강한 상호작용]]에 의해 [[바리온]] 안에서 일어나는 기본 입자들의 운동 에너지에 의해 발생한다. 그러나, 힉스 메커니즘이 없다면 [[쿼크]]에 질량이 없다는 것이 되어 쿼크가 실제 보이는 운동 형태와 맞지 않게 된다. 질량이 없는 입자는 [[빛의 속력]] ''c'' 로 움직이고 [[에너지]]와 [[운동량]]은 {{nowrap|''E'' {{=}} ''pc''}} 에 의한다. 이 때, ''p''는 [[운동량]]의 크기이다. 반면, 질량이 있는 입자는 다음과 같은 방정식에 따라 에너지를 갖는다. <math>E^{2}=p^{2} c^{2} + m^{2} c^{4}.</math> ''m''은 질량이다.</ref> 힉스는 1964년 피지컬 리뷰 레터에 실린 대칭 깨짐 논문들에 힉스 장과 힉스 보손으로 일어나는 힉스 메커니즘 가설을 다루는 논문을 실었다.<ref>P.W. Higgs (1964). "Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons". Physical Review Letters 13 (16): 508–509. Bibcode 1964PhRvL..13..508H. DOI:10.1103/PhysRevLett.13.508.</ref> 힉스의 가설은 [[바닥 상태]]일 때 0 이 아닌 값을 갖는 아직 발견되지 않은 양자가 [[힉스 메커니즘|힉스 장]] 안에서 자극을 받아, [[쿼크]]나 [[전자]]와 같은 다른 [[기본 입자]]에 질량을 부여한다는 이론이다.<ref>[http://www.scholarpedia.org/article/Englert-Brout-Higgs-Guralnik-Hagen-Kibble_mechanism Englert-Brout-Higgs-Guralnik-Hagen-Kibble mechanism]</ref>

힉스 보손은 [[표준 모형]]을 수립하면서 널리 인정되었고, [[실험]]을 통해 발견되지 않은 상태에서도 입자물리학 핵심 이론의 기반이 되었다.<ref>Griffiths, David (2008). "12.1 The Higgs Boson". Introduction to Elementary Particles (Second, Revised ed.). Wiley-VCH. p. 403. {{ISBN|978-3-527-40601-2}}. "The Higgs particle is the only element in the Standard Model for which there is as yet no compelling experimental evidence."</ref> 그러나, 힉스 보손이 존재하지 않는다고 가정하여도 표준 모형이 완전히 붕괴되는 것은 아니다. "힉스를 제외한 모형"도 제안된 적이 있다.

=== 발견 ===
힉스 보손은 다른 입자에 비해 질량이 매우 크고 붕괴되는 시간이 짧기 때문에 대형 입자가속기에서만 관찰이 가능하다. 2012년 7월 4일, [[유럽 입자 물리 연구소]](CERN)의 [[대형 강입자 충돌기]]의 ATLAS와 CMS로 실시된 연구에서, 2012년 7월 4일 오전 3시(현지 시간)에 4.9σ의 신뢰도로 힉스 보손과 유사한 입자를 발견하였다고 발표하였다.<ref name="higgs-discovered-press">{{웹 인용 |url=http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2012/PR17.12E.html |제목=보관된 사본 |확인날짜=2012-07-04 |archive-date=2012-07-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120705215550/http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2012/PR17.12E.html |url-status=dead }}</ref> 그리고 2013년 3월 14일, CERN에서 힉스 보손의 발견을 공식으로 밝히면서 힉스 보손은 실재하다는 것이 증명되었다.<ref>{{뉴스 인용|url=http://www.ytn.co.kr/_ln/0104_201303141956385958|제목='신의 입자' 힉스 발견 공식 발표|출판사=YTN|날짜=2013-03-14}}</ref>

ATLAS와 CMS에서 발표한 힉스 보손의 질량은 다음과 같다.
* {{nowrap|125.3±0.4(stat.)±0.5(sys.)GeV/c<sup>2</sup> (신뢰도 5.8σ) (CMS)}}<ref name="cms-0731">{{웹 인용|url=http://arxiv.org/pdf/1207.7235 |title=Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC |author=CMS Collaboration |date=31 July 2012 |accessdate=15 August 2012}}</ref>
* {{nowrap|126.0±0.4(stat.)±0.4(sys.)GeV/c<sup>2</sup> (신뢰도 5.9σ) (ATLAS)}}<ref name="atlas-0731">{{웹 인용|url=http://arxiv.org/abs/1207.7214 |title=Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC |author=ATLAS Collaboration |date=31 July 2012 |accessdate=15 August 2012}}</ref>

== 이론 ==
{{본문|힉스 메커니즘}}
힉스 보손은 [[표준 모형]]의 유일한 [[스칼라 보손]]이다. [[자발 대칭 깨짐]]을 통해 [[진공 기댓값]]을 갖게 돼, [[유카와 상호작용]]에 의해 페르미온에 질량을 준다. 이 과정은 [[힉스 메커니즘]] (혹은 힉스-[[필립 워런 앤더슨|앤더슨]] 메커니즘)이라고 부른다. 힉스 메커니즘 이외에 [[복합 힉스 입자]]나 [[테크니컬러 (물리학)|테크니컬러]] 등의 대안이 있다.

힉스 보손의 정확한 종류와 수는 모형에 따라 다르다. 가장 간단한 경우인 [[표준 모형]]에서는 단 하나의 힉스 보손만이 존재하고, 이는 중성 [[스칼라 보손]]이다. [[최소 초대칭 표준 모형]](MSSM)과 같은, 두 종의 힉스 이중항이 있는 경우, 5개의 힉스가 있다. 이 가운데 2종은 중성 스칼라 (H<sup>0</sup>, h<sup>0</sup>), 1종은 전기적으로 중성인 유사스칼라 (A<sup>0</sup>), 2종은 전하를 띤 스칼라(H<sup>±</sup>)다.

== 성질 ==
[[표준 모형]]의 힉스 보손은 [[스핀 (물리학)|스핀]]이나 [[전하]]가 없고 [[색전하]]도 없으며, 다른 페르미온 입자와 [[약한 상호작용]]이나 [[유카와 상호작용]]만을 겪는다.

현재 힉스 보손처럼 보이는 입자의 질량은 (2013년 여름 데이터로) 약 125.9±0.4&nbsp;[[전자볼트|GeV]]/[[빛의 속력|''c'']]<sup>2</sup>이다.<ref name="PDG"/> 이 입자의 수명은 매우 짧으며, 현재까지 다음과 같은 붕괴들이 관찰되었다.<ref name="PDG"/>
:<math>H^0\to WW^*</math> ([[W보손]])
:<math>H^0\to ZZ^*</math> ([[Z보손]])
:<math>H^0\to\gamma\gamma</math> ([[광자]])
:<math>H^0\to b\bar b</math> ([[바닥 쿼크]]와 바닥 반쿼크)
:<math>H^0\to\tau^+\tau^-</math> ([[타우 입자]]와 타우 반입자, 불확실)

== 각주 ==
;내용주
{{각주 |group="주해"}}

;출처주
{{각주}}

== 외부 링크 ==
* {{위키공용분류-줄}}
* {{네이버캐스트|155|힉스 입자}}
* {{네이버캐스트|33|유리컵 속의 히든카드}}
* [https://www.youtube.com/watch?v=eYsTGmii2cQ 박성찬 - 힉스 입자 발견은 인류에게 어떤 의미인가]. 오거서 성균관대학교 학술정보관. 2017년 3월 21일.

{{전거 통제}}
{{기본입자}}
{{소립자 물리학의 표준 모형}}

[[분류:보손]]
[[분류:표준 모형]]
[[분류:질량]]
[[분류:2012년 과학]]
[[분류:기본 입자]]
[[분류:양자장론]]
[[분류:스핀이 0인 아원자 입자]]