The basics of the Higgs boson - Dave Barney and Steve Goldfarb

힉스 입자에 대한 기초 지식 - 데이브 바니(Dave Barney)와 스티브 골드파브( Steve Goldfarb)

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Jessica Ruby

번역: K Bang 검토: 은지 고

So two guys walk into a bar.

두 남자가 바에 들어섭니다.

Really?

No, seriously.

정말?

정말이지.

Two guys walk into a bar,

두 남자가 바에 들어섭니다.

an ice cream bar:

아이스크림을 파는 바에요:

Dave, a physicist working on the Large Hadron Collider at CERN,

데이브는 세른의 강입자 충돌 실험단에서 일하는 물리학자에요.

the European laboratory for particle physics,

입자 물리학의 유럽 실험실이죠.

and Steve, a blues singer.

스티브는 블루스 가수구요.

"Dave, how's it going?"

"데이브, 잘 지내?"

"Steve, good to see you!"

"스티브, 만나서 반가워!"

"Two scoops of chocolate almond for me."

"저는 초코렛 아몬드 아이스크림 큰 것으로 주세요."

"Vanilla shake."

"저는 바닐라 쉐이크로요."

"Hey, I just saw something about the LHC on TV.

"이봐, TV 에서 강입자 가속기에 대한 보도를 봤어.

You guys found bozo in your detector?"

감지기에서 별 쓸데없는 것을 찾았다며?"

"Well, not exactly.

"글쎄, 꼭 그렇진 않아.

We found a boson,

보손이라는 걸 찾았지. (보손:소립자·복합 입자 )

probably the Higgs boson."

아마 힉스 입자일거야."

"What's that?"

"그게 뭔데?"

"It's a particle."

"입자 중에 하나지."

"Don't you find particles all the time?"

"너는 항상 입자를 찾고 있잖아?"

"Yes, but this one means

"그렇지, 하지만 이번에 찾은 것은

that the Higgs field might really exist."

힉스 장이 실제로 존재할 지도 모른다는 의미가 있어."

"Field? What field?"

"장? 어떤 장인데?"

"The Higgs field.

"힉스 장이지.

It's named after Peter Higgs,

피터 힉스라는 사람의 이름을 딴거지,

although many others contributed to the idea.

사실 다른 많은 사람들이 그 생각에 공헌을 한거긴 하지만...

It isn't a field, like where you grow corn,

사실 그건 옥수수가 자라는 그런 밭이 아니라

but a hypothetical, invisible kind of force field

이 세상 전체에 퍼져 있는,

that pervades the whole universe."

눈으로 볼 수 없는 가상적인 힘의 장이지."

"Hmmmm, okay.

"그렇군, 좋아.

If it pervades the whole universe,

그게 이 세상에 퍼져 있으면

how come I've never seen it?

내가 왜 본 적이 없을까?

That's a bit strange."

그거 좀 이상한데."

"Well, actually, it's not that strange.

"음, 사실 그렇게 이상한 것은 아냐.

Think of the air around us.

우리 주변의 공기를 생각해 보라구.

We can't see it or smell it.

공기는 볼 수도 냄새 맡을 수도 없잖아.

Well, perhaps in some places we can.

어쩌면 어딘가에서는 그럴 수 있을지도 모르잖아.

But we can detect its presence with sophisticated equipment,

하지만 우리는 복잡한 기구로 공기가 있다는 것을 감지해내지,

like our own bodies.

우리 몸도 그런거구.

So the fact that we can't see something

우리가 뭔가 볼 수 없다는 것은

just makes it a bit harder to determine

그것이 실제로 존재하는지 아닌지

whether its really there or not."

정하는 걸 좀 더 어렵게 만들 뿐이지."

"Alright, go on."

"그래, 계속해 봐."

"So, we believe this Higgs field is all around us,

"그래서 우리들은 이 힉스 장이 우리 주변을 둘러싸고 있다고 생각하지,

everywhere in the universe.

우주 전체 어디든지 말이야.

And what it does is rather special -

그게 하는 작용은 아주 특별해 -

it gives mass to elementary particles."

모든 기본 입자에 질량을 주거든."

"What's an elementary particle?"

"기본 입자가 뭔데?"

"An elementary particle is what we call

"기본 입자란 구조가 없어서

particles that have no structure,

더 이상 쪼갤 수 없는

they can't be divided,

입자를 부르는 말이야.

they're the basic building blocks of the universe."

이런 것은 세상을 이루는 기본 건축물 같은거지."

"I thought those were atoms."

"나는 원자가 그런 건 줄 알았어."

"Well, atoms are actually made of smaller components,

"음, 사실 원자는 아주 작은 요소들로 되어 있지,

protons, neutrons, and electrons.

양자, 중성자, 전자 같은 것들 말이야.

While electrons are fundamental particles,

전자는 기본 입자이기는 하지만

neutrons and protons are not.

중성자나 양자는 그렇지 않아.

They are made up of other fundamental particles called quarks."

이 두가지는 쿼크라고 하는 다른 기본 입자로 만들어져 있어."

"Sounds like Russian dolls.

러시아 인형 이야기 같이 들린다.

Does it ever end?"

끝이 있기는 한 거야?"

"Actually, we don't really know.

"사실, 우리도 잘 몰라.

But our current understanding

지금 우리가 이해하는 바는

is called the Standard Model.

정상 모델(Standard Model)이라고들 하지.

In it, there are two types of fundamental particles:

그 안에는 두 가지 종류의 기본 입자가 있어:

the fermions, that make up matter,

물질을 이루는 페르미온과

and the bosons, that carry forces.

힘을 전달하는 보손이지.

We often order these particles

떄로는 이 두 입자를 질량과 같은

according to their properties, such as mass.

그 성질에 따라서 순서를 정하는데,

We can measure the masses of the particles,

우리는 입자의 질량을 측정할 수 있거든.

but we never really knew where this mass came from

그런데 우리는 사실 그 질량이 어디서 나온다거나

or why they have the masses they do."

질량이 왜 존재하는지는 모르지."

"So how does this Higgs field thing explain mass?"

"그러면 이 힉스 장이 질량을 어떻게 설명하는데?"

"Well, when a particle passes through the Higgs field,

"음, 입자가 힉스 장을 통과할 때,

it interacts and gets mass.

입자가 상호 작용해서 질량을 얻게 되는거지.

The more it interacts, the more mass it has."

상호 작용이 많을 수록, 더 많은 질량을 얻게 돼."

"OK, I kind of get that, but is it really that important?

"좋아, 약간은 알아 듣겠군. 그런데 그게 그렇게 중요한 건가?

I mean, what if there were no Higgs field?"

내 말은, 힉스 장이 없으면 뭐가 어쨌다는 건데?"

"If there were no Higgs field,

"힉스 장이 없으면

the world wouldn't exist at all.

세상이 존재할 수 없게 돼.

There would be no stars, no planets, no air, no anything,

별도, 행성도, 공기나 그 어떤 것도 존재할 수 없어.

not even that spoon or the ice cream you're eating."

심지어 수저나 네가 먹고있는 아이스크림도 없어."

"Oh, that would be bad.

"그건 별론데.

Okay, but where does this Higgs boson fit into things?"

좋아, 그러면 이 힉스 장이란 것이 사물에 어떻게 적용되는데?"

"Alright, now, you see the cherry in my shake?"

"음, 그건, 내 쉐이크에 있는 체리 보여?"

"Can I have it?"

"내가 먹어도 돼?"

"No, not yet. We have to use it as an analogy first."

"아니, 아직은 안돼. 그걸 먼저 비유로 삼을 거거든."

"Oh, right, the cherry's the Higgs boson."

"그래 좋아. 체리가 힉스 입자로군."

"No, not quite.

"꼭 그런건 아니야.

The cherry is a particle moving through the Higgs field, the shake.

체니는 힉스 장인 쉐이크를 통과하는 입자가 되는거지.

The shake gives the cherry its mass."

쉐이크가 체리에 질량을 주게 되는거야. "

"I get it. Okay, so the molecules of the shake are the Higgs bosons!"

"아, 알아 들었어. 그러니까 쉐이크 분자가 힉스 입자가 되는거구나!"

"Well, you're getting closer.

"응, 거의 이해를 하고 있구나.

It takes an excitation of the Higgs field

분자가 힉스 장의 전기를 얻어서

to produce the Higgs boson.

힉스 입자를 만들어내는 거지.

So, for example, if I were to add energy

예를 들어서, 내가 이 체리를 쉐이크에 떨어뜨려서

by, say, dropping this cherry in the shake,"

에너지를 더한다면 말이지,

"Ah, then the drops that spill on the bar

그러면 탁자에 떨어진 방울이

are the Higgs bosons."

힉스 입자로구나."

"Almost! The splash itself is the Higgs boson."

"거의 맞았어! 튀어오른 것이 바로 힉스 입자인거야."

"Are you serious?"

:정말 그래?"

"Well, that's what quantum mechanics teaches us.

"음, 그게 양자역학이 우리에게 알려주는 바야.

In fact, all particles are excitations of fields."

사실 모든 입자는 장의 전기인거지."

"Okay, right. Well, I kind of see why you like particle physics,

"아 알았어, 이제야 사람들이 입자 물리학을 좋아하는 이유를 좀 알겠네.

it's quite cool,

그거 멋진데,

strange, but cool."

이상하지만 멋있어."

"Yeah, you could call it a bit strange,

"그래, 네가 보기엔 이상할지도 모르지만

it's not like everyday life.

일상과는 조금 다르지.

The Higgs boson is an excitation of the Higgs field.

힉스 입자는 힉스 장의 전기인거야.

By finding the Higgs boson,

힉스 입자를 찾음으로써

we know that the Higgs field exists."

우리는 힉스 장이 존재하는 것을 알게 되는거야. "

"Right. So now you found it,

"맞아. 지금 네가 찾은거야.

we know this Higgs field exists.

우리는 이 힉스 장이 있다는 것을 알고."

You must be done.

"다 된거지?

Is there anything left of particle physics?"

입자 물리학에 다른 게 뭐가 더 있어?"

"Actually, we've just begun.

"사실 이제야 시작한 건데,

It's a bit like, you know, when Columbus thought

그건 마치 콜럼버스가 처음

he had found a new route to India.

인도까지 가는 길을 찾았다고 생각했을 때와 비슷한 거야.

He'd, indeed, found something new,

사실 콜럼버스는 새로운 것을 찾았는데도

but not quite what he was expecting.

자기가 기대하던 바로 그것은 아니었거든.

So, first, we need to make sure that the boson we found

그래서 처음에 우리는 우리가 찾아낸 보손이

is actually the Higgs boson.

정말 힉스 입자인지 확인할 필요가 있는거지.

It seems to fit, but we need to measure

딱 맞는 것 같지만 확실히 하려면

its properties to be sure."

그 성질을 측정해봐야 하는거야."

"How'd you do that?"

"그걸 어떻게 하는데?"

"Take a lot more data.

:훨씬 더 많은 자료를 수집하는거지.

This new boson lives for only a very short time

이 새로운 보손이라는 것은 극히 짧은 시간 동안만 존재하거든,

before it breaks down or decays

깨져 없어지거나 더 가볍고

into lighter, more stable particles.

안정적인 입자로 붕괴하기 전까지 말이야.

By measuring these particles,

이런 입자들을 측정해서

you learn about the properties of the boson."

보손의 성질에 대해 알게 되는거야."

"And what exactly are you looking for?"

"그럼 정확하게 알고자 하는게 뭔데?"

"Well, the Standard Model predicts how often

"일반적인 모델을 이용하면

and in what ways the Higgs boson would decay

힘스 입자가 얼마나 자주, 혹은 어떤 방식으로

to the various, lighter particles.

가볍고 다양한 입자로 붕괴하는지 예측할 수 있지.

So we want to see if the particle we have found

그래서 우리는 우리가 찾아낸 분자가

is the one predicted by the Standard Model

일잔적인 모델에 의해서 예측했던 바로 그것인지 알고 싶어하는거지.

or if it fits into other possible theoretical models."

아니면 그것이 다른 이론적 모델에 적합할 가능성이 있는지 알고 싶은거야.

"And if it fits a different model?"

"다른 이론적 모델에 적합하다고?"

"That would be even more exciting!

"그건 더 대단한데!

In fact, that's how science advances.

사실 과학이 그렇게 발전한거지.

We replace old models with new ones

구식 모델을 새로운 것으로 바꾸는 것 말이야.

if they better explain our observations."

우리가 관측한 것을 더 잘 설명하는 것으로 말이야."

"Right, so it seems like finding this Higgs boson

"그렇지, 그러니까 이건 마치

gives a direction for exploration,

힉스 입자를 찾는 것은 탐험의 방향을 주는 것과 같아.

a bit like that Columbus guy heading west."

그러니까, 콜럼버스의 선원들이 서쪽으로 향했던 것처럼 말이야."

"Exactly! And this is really just the beginning."

"바로 그거야! 이건 정말로 아직 시작에 불과한 거야."