이번에는 전하에 대해서 알아볼 생각입니다.
전하는 두 종류가 있다는 것을 알 수 있는데요, 두 종류의 전하를 양전하와 음전하라고 합니다.
"전자는 음전하를 가지며 양성자는 양전하를 가진다."
기본기가 많이 부족한 저는 이 두가지의 차이부터 모르는 것이 발생했기 때문에 위의 인용구에 대한 것 부터 알아보도록 하겠습니다.
양성자와 전자에 대해서 찾다보니 자연계의 페리미온(fermion)이라는 입자에 대해서 찾아보게 되었습니다.
자연계의 페르미온
[출처: https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8E%98%EB%A5%B4%EB%AF%B8%EC%98%A8]
여기서 추가적으로 궁금해진 것은 도대체 갑자기 왜 페르미온이 나오고 입자, 원자 등등 이게 다 무슨 소리인가 싶었고,
아래와 같이 기본입자에 대해서 찾아보게 되었습니다.
"물리학에서 보면 기본 입자(elementary particle)는 다른 입자를 구성하는 가장 기본적인 소립자를 말한다."
여기서 입자에 대해서 찾아본 결과 "입자(particle)는 물리적 성질과 화학적 성질을 가진 작은 물체이다."
라는 것을 알 수 있었습니다. 그렇다면 물리적 성질과 화학적 성질이라는 것은 도대체 무엇일까요?
물리적 성질(physical property)은 측정 가능한 특성으로, 이에 대한 값은 물리적 계의 상태를 대표한다.
- 물리적 성질은 세기성질(시강변수)와 크기성질(시량변수)로 크게 2가지의 경우로 분류하는 것이 가능하다.
- 물리적 성질은 화학적 성질이 화학 반응을 결정한다는 점에서 대조되기도 한다.
화학적 성질(chemical property)은 어떤 물질의 화학 반응 도중, 또는 화학 반응이 일어난 후에
명백히 드러나는 성질이며, 그 물질 자체가 바뀌지 않는 이상 변하지 않는다.
위의 설명을 보자면 이해하기가 어려운 것 같은데요, 이를 다음에 알아보기로 하고 쉽게 물질을 구성하고 있는
작은 단위로 나누어 보면 다음과 같다고 할 수 있습니다.
소립자 - 양성자/중성자 - 원자핵 - 원자 - 분자
(왼쪽에서부터 작은 순서로)
여기서 소립자로서 양성자와 중성자를 이루는 것들에는 쿼크가 있습니다.
양성자는 (+1e)의 전하를 가지는 가지며 2개의 업 쿼크(up quark)와 1개의 다운 쿼크(down quark)로 이루어집니다.
중성자는 전하가 없으며 양성자보다 약간 무겁고, 2개의 다운 쿼크(down quark)와 업쿼크(up quark)로 이루어집니다.
사실은 위의 양성자/중성자 이외에도 또 있는데 너무 자세히 들어가면 너무 내용에서 벗어나는 것 같아서
화학카테고리에서 더 자세히 글을 작성해볼게요.
양성자와 전자를 찾다가 돌아오게 되었지만
결론적으로, 양성자는 위의 설명처럼 양의 전하를 가지며
전자는 음의 기본 전하를 띠는 기본입자에서 1세대 렙톤에 해당하는 아원자 입자입니다.
지금까지 전하의 두가지 종류 양전하를 가지는 양성자와 음전하를 가지는 전자를 찾기 위해서 많이 돌아온 것 같은 느낌이 드네요.
저도 평상시에 정리가 되지 않아서 전공 공부를 하며 많이 헷갈렸던 부분인데, 이번 기회에 정리가 어느정도 된 것 같네요.
지금까지 틀린 부분이나 잘못된 부분이 있으면 알려주시면 감사하겠습니다.
앞에서 이야기 했던 페르미온과 그에 관련된 세부사항에 대해서는 다음에 시간이 될 때 화학 카테고리에 정리해보도록 할게요.
