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우주를 구성하는 물질 중 우리 눈에 보이는 것은 겨우 5%에 불과하다는 사실, 알고 계셨나요? 나머지 95%는 우리가 감지할 수 없는 암흑물질과 암흑에너지로 이루어져 있다고 과학자들은 추측합니다. 그 중에서도 오늘 이야기할 주제는 바로 암흑물질의 존재 여부입니다. 우리가 직접 볼 수 없고, 어떤 전자기파와도 상호작용하지 않는 암흑물질은 그 존재를 간접적인 증거를 통해서만 추론할 수 있기 때문에, 그 … Read more
고체물리학은 우리 주변의 세상을 이해하는 데 필수적인 학문입니다. 휴대폰, 컴퓨터, 태양전지 등 우리가 매일 사용하는 수많은 물건들이 고체의 특성에 의존하고 있죠. 이러한 고체의 성질을 이해하는 핵심 개념 중 하나가 바로 전자 밴드 이론입니다. 고체 내부의 원자들은 서로 매우 가까이 위치하여 각 원자의 전자들이 서로 상호작용합니다. 이러한 상호작용은 전자의 에너지 준위를 변화시키고, 개별 원자의 불연속적인 에너지 … Read more
우리가 사는 우주를 구성하는 기본 입자와 그들의 상호작용을 설명하는 이론, 바로 표준 모형입니다. 입자 물리학에서 표준 모형은 마치 주기율표가 화학에서 차지하는 역할과 같습니다. 주기율표가 원소들의 성질과 관계를 체계적으로 정리하듯, 표준 모형은 기본 입자들을 분류하고, 그들 사이의 힘을 매개하는 입자들과 상호작용을 설명합니다. 쿼크와 렙톤과 같은 기본 입자들과 이들을 지배하는 네 가지 기본 힘(강력, 약력, 전자기력, 중력) … Read more
고에너지 물리학은 우리가 상상하는 것 이상으로 극한의 환경을 연구하는 학문입니다. 우주의 탄생과 진화를 이해하려는 노력에서 시작된 고에너지 물리학은 지구상에서는 결코 경험할 수 없는, 극도의 온도와 압력, 그리고 상상을 초월하는 에너지 밀도를 가진 환경을 탐구합니다. 먼저, 대폭발(빅뱅) 직후의 우주를 생각해볼 수 있습니다. 이 시기의 우주는 현재 우리가 경험하는 것과는 전혀 다른 극한 환경이었습니다. 엄청난 온도와 밀도로 … Read more
빅뱅 이전 우주의 상태를 탐구하다. 우리가 살고 있는 우주는 약 138억 년 전 빅뱅으로 시작되었다고 믿고 있습니다. 하지만 빅뱅 이전은 어떤 상태였을까요? 이 질문은 현대 우주론의 가장 큰 미스터리 중 하나입니다. 우리는 빅뱅 직후의 우주에 대한 많은 것을 알고 있지만, 그 이전의 시대는 관측 가능한 영역을 벗어나 있어 직접 관찰이 불가능합니다. 그렇다면 빅뱅 이전의 우주를 … Read more
우주의 기본 법칙을 설명하는 두 거대한 이론, 양자역학과 일반상대성이론은 서로 상반되는 측면을 가지고 있습니다. 양자역학은 미시 세계, 즉 원자와 그보다 작은 입자들의 세계를 지배하는 법칙을 기술합니다. 확률과 불확정성이 중요한 개념이며, 입자들은 파동과 입자의 이중성을 갖습니다. 반면 일반상대성이론은 거시 세계, 즉 별과 은하와 같은 큰 천체들의 중력과 시공간의 구조를 다룹니다. 중력은 시공간의 휘어짐으로 설명되며, 시간과 공간은 … Read more
눈에 보이지 않는 나노미터(10억분의 1미터) 크기의 세계, 나노물리학은 우리의 일상과 얼마나 밀접하게 연결되어 있을까요? 첨단 기술의 발전이 나노물리학의 놀라운 발견과 혁신적인 응용에 크게 의존하고 있다는 사실을 알고 계셨나요? 나노물리학은 원자와 분자 수준에서 물질의 특성을 연구하는 학문입니다. 이러한 미시적 세계의 이해를 통해 우리는 전에 없던 새로운 기능과 성능을 가진 재료와 장치를 만들 수 있게 되었습니다. 예를 … Read more
우주는 인류의 오랜 호기심과 탐구 대상입니다. 하지만 우주의 광활함과 극한 환경 때문에 직접 관측하고 실험하는 데에는 한계가 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션이라는 강력한 도구가 등장했습니다. 우주 시뮬레이션은 컴퓨터의 막대한 연산 능력을 활용하여 우주의 다양한 현상을 모델링하고, 가상 환경에서 실험을 수행하는 기술입니다. 이 블로그에서는 우주 시뮬레이션과 컴퓨터를 활용한 연구의 매력적인 세계를 소개합니다. 은하의 형성과 … Read more
우리가 살고 있는 이 세계는 눈에 보이지 않는 아주 작은 입자들로 이루어져 있습니다. 그 중 가장 기본적인 구성 단위는 바로 원자입니다. 이 글에서는 원자의 구조와 그 안에서 움직이는 전자의 세계를 탐구해 봅니다. 복잡한 수식이나 어려운 용어는 최대한 배제하고, 쉽고 명확하게 설명하려고 노력할 것입니다. 원자의 중심에는 원자핵이 있습니다. 원자핵은 양전하를 띠는 양성자와 전하를 띠지 않는 중성자로 … Read more
대통일 이론으로 자연의 모든 힘을 설명할 수 있을까요? 우리가 살고 있는 우주는 네 가지 기본적인 힘, 즉 중력, 전자기력, 강력, 약력으로 이루어져 있습니다. 이 힘들은 서로 다른 성질을 가지고 있지만, 과학자들은 이들을 하나의 이론으로 통합하려는 꿈을 꾸고 있습니다. 바로 대통일 이론(Grand Unified Theory, GUT)입니다. 대통일 이론은 전자기력, 강력, 약력을 하나의 힘으로 통합하려는 시도입니다. 현재 표준 … Read more