게이지 보손

게이지 보손은 입자 물리학에서 기본 입자 간의 힘을 매개하는 역할을 하는 입자이다. 특히, 표준 모형에서 전자기력, 약력, 강력의 세 가지 기본 힘을 전달하는 역할을 한다. 게이지 보손이라는 명칭은 게이지 이론에서 유래되었으며, 이 이론은 물리 법칙이 특정 변환에 대해 불변이라는 대칭성을 기반으로 한다.

게이지 보손은 스핀이 1인 보손이며 (벡터 보손이라고도 함), 질량을 가질 수도 있고 갖지 않을 수도 있다. 질량이 없는 게이지 보손은 장거리 힘을 매개하며, 질량이 있는 게이지 보손은 단거리 힘을 매개한다.

표준 모형에는 다음과 같은 게이지 보손이 존재한다:

• 광자 (Photon, γ): 전자기력을 매개하는 입자이며, 질량이 없다. 따라서 전자기력은 무한한 거리에 걸쳐 작용한다.
• W 및 Z 보손 (W+, W-, Z0): 약력을 매개하는 입자이며, 질량을 가지고 있다. W 및 Z 보손의 질량 때문에 약력은 매우 짧은 거리에만 작용한다. W 보손은 전하를 가지고 있으며, 방사성 붕괴와 같은 과정을 매개한다. Z 보손은 전하를 띠지 않는다.
• 글루온 (Gluon, g): 강력을 매개하는 입자이며, 질량이 없다. 글루온은 쿼크와 글루온 자체 사이의 상호작용을 통해 강력을 전달하며, 핵자 (양성자와 중성자)를 묶어두는 역할을 한다. 글루온은 8가지 종류가 있다.

이러한 게이지 보손들은 입자 물리학에서 매우 중요한 역할을 하며, 자연의 기본 힘을 이해하는 데 필수적인 요소이다.