안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 최근 들어 자주 언급되는 메타버스는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.메타버스(Metaverse) 정의메타버스(Metaverse) 뜻메타버스란 초월 변화를 뜻하는 메타(Meta) 라는 단어와와 우주를 뜻하는 유니버스(Universe)를 합친 단어를 말합니다.미국의 공상과학 닐 스티븐슨의 소설 스노우 크래시에서 가상의 아바타를 통해서 들어갈 수 있는 가상의 세계를 뜻하는 단어로 예전부터 등장을 했었다고 하는데요 전체적인 의미로는 가상세계를 의미한다고 이해하시면 좋을것 같습니다.메타버스는 VR이나 AR 분야에서 많이 사용되고 있는 용어지만 정확히 어떻게 정의가 되는지에 대해서는 그 누구도 정하지 못하고 있는 실정입니다 메타버스(Metaverse)의 특징들현재 논의되고 있는 메타버스(Metaverse)의 공통적인 특징들이 몇가지 있습니다. 다음과 같이 살펴보도록 하겠습니다.1. 무한의 세계메타버스는 현재 무한의 세계와 관련이 있는데 리셋이나 끝이 있는것이 아닌 무한히 계속 되는 세계를 의미합니다. 2. 현실과 동일한 시간두번째로는 현실세계와 동일한 시간으로 살아가는것과 관련이 있는데 우리가 사는 동일한 세계와 공간에서 사람들이 살아간다는 특징이 있습니다.3. 경제구조많은 분들이 메타버스를 알게 된 계기가 바로이 부분과 관련이 있을 것이라는 생각이 드는데요 개인이든 기업이든 무엇인가를 만들고 창출되며 이것을 소유합니다 그리고 이것들을 거래가 가능한 가치를 책정함으로서 자체적인 경제 구조가 갖추어 지고 있다는 점이 특징입니다.
Q. 우주 물리학의 힉스입자란 무엇인가요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다. 힉스 입자(Higgs particle, Higgs boson)는 입자물리학의 표준 모형(standard model)에 따르면 우리 우주를 구성하는 가장 근본적인 입자의 하나로서 스핀이 0인 보손이다. 힉스 보손 (Higgs boson), BEH(Brout-Englert-Higgs) 입자, 혹은 BEH 보손이라고도 한다. 표준모형을 구성하는 기본 입자들 중에서 힉스 입자가 2012년에 세른에서 가장 마지막으로 발견됨으로써 표준모형의 실험적 검증이 완료되었다. 힉스 입자는 다른 기본 입자가 힉스 메커니즘을 통해 질량을 갖게 되는 과정에서 나타나는 입자로서 표준모형의 이론적 구조를 완성하는 데 중요한 역할을 한다.그림 1. 힉스 입자 (출처:한국물리학회)힉스 입자의 질량은 125 GeV/c2이고 전기적으로 중성이며 색전하도 없다. 따라서 전자기력이나 강한 상호작용은 느끼지 못하며 약한 상호작용을 통하여 다른 입자들과 상호작용을 한다. 표준모형에서 유일하게 스핀이 0인 입자, 즉 스칼라(scalar) 입자이다.힉스 입자는 1964년에 독립적으로 나온 세 편의 논문에서 처음으로 이론적으로 연구되었다. 세 편의 논문 중 한 편은 브라우트(R. Brout, 1928-2011)와 앙글레르(F. B. Englert, 1932-), 다른 한 편은 힉스(P. HIggs, 1929-), 그리고 마지막 한 편은 구럴닉(G. S. Guralnik,1936-2014), 하겐(C. R. Hagen, 1937-), 키블(T. Kibble, 1932-)이 쓴 것이다. 이들의 연구 결과는 1967년에 와인버그(S. Weinberg, 1933-)와 살람(A. Salam, 1926-1996)이 입자물리학의 표준 모형의 일부로 채택되었다. 2012년에 CERN에서 힉스 입자가 발견되어 앙글레르와 힉스는 2013년 노벨 물리학상을 수상하였다.힉스 입자의 역할과 중요성을 알려면 먼저 1960년대 초 까지의 상황에 대한 이해가 필요하다. 1940년대 말에 전자기력을 양자역학적으로 설명하는 이론인 양자전기역학이 완성되었다. 그러자 물리학자들은 1950년대에 접어들어 강한 상호작용과 약한 상호작용에 대해서도 양자전기역학과 같은 이론을 찾기 시작하였다. 특히 약한 상호작용은 전자기력과 유사한 점이 많이 있어서 두 힘을 통합하는 연구도 시도되었다. 그러나 여러 문제점이 있었다. 우선 약한 상호작용이 미치는 거리는 전자기력과 달리 매우 짧았다. 이것은 힘을 전달하는 입자가 질량이 있다는 것을 의미한다. 그런데 당시에는 이렇게 힘 전달 입자에 질량이 있으면 물리량에 무한대가 나오기 때문에 소위 재규격화가 가능한 완결된 이론을 만들 수 없다고 알려져 있었다. 또한 양자전기역학의 이론적 틀인 게이지 이론에서는 힘 전달 입자가 질량이 없어야만 한다. 그러므로 게이지 이론의 틀 안에서 약한 상호작용을 설명한다고 해도 최종적으로는 게이지 대칭성을 깨어서 힘 전달 입자의 질량이 생기도록 만들어야 한다. 요약하자면, 게이지 대칭성을 도입하되 결과적으로는 그 대칭성이 없어야 하고 그러면서도 재규격화가 가능한 이론을 찾아야만 한다는 것이다.이와는 별개로 1960년대 초에는 대칭성에 대한 연구가 급진전되었다. 특히 일반적으로 양자장론에서 어떤 대칭성이 스칼라 장(scalar field)에 의해 자발적으로 깨어지면 자동적으로 골드스톤 보손(Goldstone boson)이라는 질량이 없는 입자가 생긴다는 사실이 알려져 있었다.위에서 언급한 세 논문은 이러한 상황에서 발표된 것이다. 이 연구에 의하면 자발 대칭 깨짐이 일어나는 이론 중에서 게이지 대칭성이 있는 이론에서는 골드스톤 보손이 생기지 않는다. 대신에 게이지 장(gauge field)이 골드스톤 보손을 흡수하여 질량이 생겨난다. 이 과정을 힉스 메커니즘이라 한다. 이를 약한 상호작용에 적용하면 게이지 이론의 틀 안에서 약한 상호작용의 힘 전달 입자가 질량이 있는 이유를 설명할 수 있다. 특히 이 과정에서 전자기력이 자연스럽게 약한 상호작용과 통합된다. 또한 재규격화도 가능하다는 것이 후속 연구에서 밝혀지게 되었다.추가적으로, 힉스 메커니즘이 일어나는 과정에서 두 가지 효과가 더 발생한다. 첫째, 대칭성이 깨어지는 과정에서 쿼크나 렙톤 등 기본 입자의 질량이 자연스럽게 생겨난다. 둘째, 대칭성을 깨는 스칼라 장은 일부가 게이지 장에 흡수되지만 일부가 남는다. 이 남은 일부가 만들어내는 입자는 질량을 가지고 있다. 이 입자를 힉스 입자라 한다. 2012년 세른에서는 이 힉스 입자를 발견함으로써 표준모형의 최종 증거를 찾았다.
Q. 휴대용 핫팩 손난로의 원리는 무었인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다. 일회용 핫팩은 부직포 주머니에 가루가 들어 있는 형태가 일반적이다. 핫팩은 꺼내어 흔들거나 주무르면 열이 발생하기 시작하고, 3~4시간 정도 열이 지속된다. 핫팩은 제품에 따라 40도에서 60도까지 열을 발생시키기 때문에 겨울이 시작되면 핫팩을 미리 챙겨 두는 사람들이 있을 정도로 겨울 필수품으로 자리 잡은 지 오래다. 그렇다면 핫팩은 어떤 원리로 따뜻한 열을 발생시키는 것일까? 답은 바로 핫팩 안에 있는 철가루에 있다.핫팩 안에 들어 있는 철은 공기와 접촉하면 점차 산화되기 시작하는데, 이 과정에서 1g당 1.69kcal의 열이 발생한다고 한다. 일반적인 철의 산화는 아주 천천히 진행되기 때문에 열이 발생하는 것을 느끼기 어렵지만, 손난로 안에 들어 있는 철은 가루 형태로 조금만 흔들어주어도 빨리 산화되고 그 과정에서 온도가 급격히 높아지게 되는 것이다.손난로의 원리를 칠판에 분필로 쓴 듯한 일러스트로 철(Fe)과 산소(O)가 산화반응이 나타나면 (이때 촉매제인 소금+활성탄이 들어간다.) 산화철(FeO)과 함께 발열이 되는 프로세스를 설명했다.특히 핫팩에 들어 있는 가루들은 아주 곱고 미세한데, 핫팩을 흔들면 주머니 밖 외부 공기와 만나면서 빠른 속도로 철가루가 산화될 수 있기 때문이다. 또한 핫팩에는 탄소가루와 소금, 물 등이 포함되어 있는데, 이러한 물질들은 산화가 빨리 이루어지도록 돕는 촉매 역할을 해 손난로가 더욱 더 빠르게 열을 낼 수 있도록 도와준다고 한다. 이렇게 미세한 철들이 들어간 핫팩은 사용 전에 공기가 잘 투과되지 않도록 포장해서, 제품을 운반하거나 보관할 때 산화 반응이 일어나지 않도록 한다.
Q. 나무가 사라지지 않는 이유??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.식물이든 동물이든 종족 및 개체를 유지하기 위해서 번식을하고 씨앗을 뿌리기도 합니다. 식물의 씨앗은 바람에 날려 퍼지거나, 동물의 먹이가 되어 여기저기 배설물에 있던 씨앗들이 땅에 자라나는 것입니다.
Q. 몸 에서 나는 정전기 줄이는 법?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.정전기는 건조한 환경에서 더 잘 발생합니다. 그래서 적정 습도(50~60%)를 유지하는 것이 중요한데요. 실내에 화분 또는 가습기를 놓거나 젖은 수건을 걸어 놓는 것으로도 정전기를 방지할 수 있습니다. 피부가 건조한 사람은 손을 씻은 후 핸드로션을 바르는 습관을 들이고, 건조한 겨울철의 경우 바디로션을 꼼꼼하게 발라 수분을 유지하는 것이 좋습니다.머리를 말리는 여자머리를 말릴 때, 뜨거운 바람으로 머리를 말리면 모발 자체의 수분까지 뺏어가게 되고, 결론적으로 모발은 더 건조해져 정전기 발생이 쉬워집니다. 드라이기를 사용할 때는 찬바람으로 말리고, 드라이기를 멀리 두고 사용하는 것이 좋습니다. 또한 수건으로 머리를 비비면서 말리면 마찰이 생기게 되니, 머리카락을 비비며 말리는 것보다 두드리며 말리는 것을 추천합니다.머리 빗질하기금속 또는 플라스틱으로 된 빗으로 머리카락을 빗으면 모발에 전도율이 높아 정전기가 발생하기 쉬워집니다. 전기가 통하지 않는 나무빗이나 고무빗을 사용하면 전기가 흐르는 것을 막아주기 때문에 정전기 발생을 줄일 수 있습니다. 평소에 헤어 에센스나 모발용 미스트를 이용해 머리가 건조해지지 않도록 유지하는 것도 좋은 방법입니다.옷걸이에 걸린 옷들정전기는 합성섬유에서 많이 발생합니다. 때문에 합성섬유 소재의 옷을 나란히 걸어두거나 포개어 놓지 않는 것이 좋은데요. 옷들 사이에 신문지를 끼워놓으면 정전기 방지 효과와 함께 탈취 효과까지 누릴 수 있습니다. 모직 코트나 재킷을 보관할 때는 비닐 커버보다는 면 커버를 사용하는 것이 정전기 예방에 좋습니다.만약 정전기가 너무 심하게 일어나는 옷이 있다면 욕실에 잠시 걸어두세요. 욕실의 습기가 옷에 배어 정전기를 예방할 수 있습니다. 레깅스나 스타킹처럼 피부에 닿는 의류는 정전기 방지 세제나 섬유 유연제로 세탁하는 것이 좋습니다. 또한 헹굴 때 식초를 몇 방울 떨어뜨리면 스타킹이 질겨지고 정전기도 줄일 수 있습니다.이상으로 우리 일상 속에서 쉽게 실천할 수 있는 정전기 없애는 법을 알아보았습니다. 겨울철 손끝을 따갑게 만드는 정전기! 오늘 알아본 방법으로 정전기 없는 쾌적한 겨울을 날 수 있기를 바랍니다.