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과학

반물질

반물질과학
영문명
Antimatter
대표 반입자
양전자와 반양성자
원자 형태의 예
반수소
주요 연구
물질과 반물질의 대칭성
반물질은 양전자나 반양성자처럼 보통 물질의 구성 입자에 대응하는 반입자로 이루어진 물질이다. 반입자는 대응 입자와 같은 질량을 가지지만 전하 등 일부 양자수는 반대이며, 반물질이 음의 질량을 갖는다는 뜻은 아니다.

전자의 상대인 양전자

전자는 음전하를, 양전자는 같은 크기의 양전하를 가진다. 둘의 질량은 같다. 양전자는 전자를 더 가볍게 만들거나 전자를 양전하로 대전시킨 상태가 아니라 별도의 반입자이다. 반이라는 이름을 에너지가 음수라는 의미로 읽어서는 안 된다.

반입자로 원자 만들기

반수소는 반양성자와 양전자로 이루어진 원자이다. 반양성자의 전하는 음수이고 양전자의 전하는 양수이므로 합하면 전기적으로 중성이다. 따라서 반물질이라는 이름만으로 전체가 음전하 또는 양전하라고 결정할 수 없다. 구성 입자의 전하를 합쳐야 한다.

물질과 만나면 일어나는 일

입자와 대응하는 반입자가 소멸하면 다른 입자들이 생겨 에너지와 운동량을 운반한다. 아무것도 남지 않아 보존 법칙이 사라지는 사건은 아니다. 반물질을 보관하는 실험에서는 주변 보통 물질과 접촉하지 않도록 진공과 입자 포획 장치를 사용한다.

우주에 관한 질문

관측되는 우주에는 보통 물질이 훨씬 많다. 이 비대칭이 어떻게 생겼는지 설명하는 일은 반물질 연구의 중요한 과제이다. 반물질은 단지 상상 속의 물질이 아니라 실험에서 생성하고 성질을 비교하는 대상이지만, 실험실에서 소량을 다루는 일과 거대한 양을 생산해 활용하는 일은 구분해야 한다.

관련 문서

전자 / 양성자 / 질량 / 전하 / 에너지 / 운동량 / 원자 / 빅뱅