안녕하세요 이중건 전문가입니다.
생물·생명
Q. 물에 오래 있으면 살이 쭈글쭈글해지는 이유에 대해 궁금합니다.
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.삼투압 원리 때문에 물이 우리몸에 들어오기 때문입니다. 우리몸이 물보다 다양한 물질의 농도가 높다보니, 물이 피부로 들어와서 피부가 늘어나서 쭈굴쭈굴해보이는 거랍니다.
화학
Q. 젤리는 고체인가요 액체인가요 ??
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.젤리는 액체와 고체의 중간 사이인 GEL(겔) 이라고 합니다. 그래서 어떠한 물질이라 단정짓긴 어렵죠!
지구과학·천문우주
Q. 날씨가 추워도 바닷물이 잘 얼지 않는 이유는 뭔가요??
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.일반 물보다 소금물은 어는점 내림 현상으로 기존의 물이 0도씨에서 얼던게 더 낮은 온도에서 얼게 된답니다. 소금물 뿐 아니라 다른 물질이 섞여도 어는점이 내려간답니다. 물론 내려가는 온도는 물질마다, 농도마다 달라져서 딱 몇도라고 말씀드리긴 어렵습니다.
지구과학·천문우주
Q. 적외선이나 가시광선도 인체에 해롭나요?
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.적외선이나 가시광선은 자외선보다 파장이 길기 때문에, 인체에 그렇게 해를 끼치진 않습니다. 그래서 적외선 열치료도 하는 것이며, 가시광선은 우리가 눈으로 보이는 영역이기 때문에 큰 영향은 없습니다. 하지만, 적외선은 열을 발생시키기에 화상의 위험은 있죠
지구과학·천문우주
Q. 소금쟁이는 어떻게 물 위에 뜰 수 있나요?
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.소금쟁이가 물에 뜨는 이유는 물의 표면장력이 쌔기 때문입니다. 물은 수소결합으로 표면장력이 쌔기 때문에 분자끼리 끌어당기는 힘이 쌔서 그렇답니다. 또한, 소금쟁이의 발은 많은 털이 있습니다. 이 털이 소수성으로 물과 반대의 성질을 갖고 있기 때문에 물을 밀어내어 뜨는 거랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주복을 입지 않으면 어떻게 되나요?
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.우주는 진공상태이기 때문에 산소가 없어서 사람이 산소를 흡수하지 못해서 사망하게 된답니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주 물리학의 힉스입자란 무엇인가요
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.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.
지구과학·천문우주
Q. 낙엽은 왜 가을에만 지나요..?
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.식물들은 엽록소라는 물질에 의해서 잎색깔을 결정합니다. 보통의 식물은 광합성을 하기 위해 엽록체가 있는데 보통 그 엽록체의 색을 나타내는 엽록소의 종류가 몇가지가 있습니다..가을이 깊어지면 일조량이 작아져서 광합성량이 줄어들기 때문에 식물의 엽록소의 합성이 멈추게 됩니다. 그래서 엽록소가 쇠퇴하여 분해되어 엽록소의 색깔이 사라지고 남아있는 카로틴과 크산토필만이 남아 노랗게 보이게 됩니다..카로틴과 크산토필 역시 색소의 한 종류들이죠.. 다만 색깔이 노란색이라는 것 뿐입니다. 또한 단풍이 빨갛게 잎이 변하는 이유는 안토시안이라는 물질이 생겨나서 이 안토시안의 색깔인 붉은 색 때문에 그렇게 보이게 되는 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 왜 호주와 한국은 계절이 반대로 되나요?
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.지구가 구형인데, 지도를 보시면 위치가 다르죠. 해당 지도를 접으면 구형의 반대편에 위치하겠죠. 그래서 계절이 반대인거랍니다!
생물·생명
Q. 겨울에 감기가 잘 걸리는 것은 어떤 과학적 이유가 존재 하나요
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.대표적 감기 바이러스 ‘리노바이러스’는 체온보다 조금 낮은 33~35℃에서 가장 빠르게 번식합니다. 따라서 겨울철 동물의 코 안이 리노바이러스에겐 알맞은 서식처가 됩니다. 그래서 겨울에 감기가 잘 걸리는 것이죠.