박성찬: 입자물리학 현상론 입문
1. 입자, 라그랑지안, 대칭성
2. 입자물리학 모형 제작
3. 표준모형
4. 표준모형의 한계
5. Beyond the Standard Model & Higgs inflation
참고문헌
1. PDG, http://pdg.lbl.gov/
2. Michael Peskin, [Concepts of Elementary Particle Physics]
3. Mathew D. Schwartz, [Quantum field theory and the Standard Model]
4. Bezrukov and Shaposhnikov, [The Standard Model Higgs boson as the inflation] https://arxiv.org/abs/0710.3755
최강신: 끈이론 현상론
목표: '끈이론은 표준모형을 보완할 필연적인 구조이다'는 편견을 납득시키는 것.
1. 표준모형의 구조와 통일 이론
표준모형을 model building 관점에서 재해석하고, 통일 이론(GUT)의 필요성을 알아본다. 여기에서 가장 중요한 것은 chirality이다. 이는 왜 우리가 관찰하는 기본입자들이 가벼운지를 자연스럽게 설명한다. Chirality의 척도로 anomaly를 생각해보면 통일 이론이 이러한 구조를 자연스럽게 낳는다는 것을 알아볼 것이다.
참고: 박성찬 교수님 강의. Peskin & Schroder (1995)의 3장(The Dirac field), 15장(Non-Abelian Gauge invariance), 19장(Perturbation Theory Anomalies), 20장(Gauge Theories with Spontaneous Symmetry Breaking)의 개념을 간단히 예습하면 좋다.
2. Kaluza-Klein(KK) 이론과 초대칭(SUSY)
더 큰 대칭은 extra dimension을 도입하는 것과 같다. 높은 차원에서는 더 간단한 원칙으로 통합된 이론을 만들 수 있다. 따라서, 표준모형의 문제를 extra dimension의 기하학적인 대칭을 어떻게 깨는지의 문제로 바꿀 수 있다. 또, 초대칭의 개념을 알아보고, 큰 초대칭이 extra dimension에서 자연스럽게 나온다는 것을 볼 것이다.
참고: Wess & Bagger (1992) 1,2장
3. 끈이론 입문
끈이론은 중력을 설명하고, 앞서 말한 모든 GUT, KK, SUSY를 통합한다. 또 non-Abelian gauge 이론을 더 근본적으로 설명한다. 끈의 진동을 양자화하고, 여기에서 나오는 질량 없는 입자가 중력자가 나온다는 것을 볼 것이다. 또 입자물리의 KK이론의 문제를 끈 이론이 어떻게 극복하고 게이지 이론을 기술하는지 설명한다.
참고: Greene, Elegant Universe (1999) (3,4,5강의 전반적인 개념을 살펴보는데 요긴하다), Becker, Becker & Schwarz (2007) 2장, 4장
4. 닫힌 끈으로 구현하는 표준모형
닫힌 끈이 non-Abelian gauge 이론을 기술하는 방법은 Kaluza-Klein이론을 확장한 것이다. 이를 완성한 Heterotic string을 배우고, 대칭을 깨서 표준모형을 얻는 방법을 알아본다. Extra dimension의 기하학적 대칭을 끈의 대칭과 연관짓는 방법을 배운다.
참고: Becker, Becker & Schwarz (2007) 7장, 9장
5. 열린 끈으로 구현하는 표준모형
열린 끈이 non-Abelian gauge 이론을 기술하는 방법은 D-brane를 사용하여 쉽게 나타낼 수 있다. 이를 통해 표준모형을 얻는 방법을 알아본다. 또 열린 끈과 닫힌 끈을 통합하는 막 이론도 간단히 알아본다.
참고: Becker, Becker & Schwarz (2007) 6장
황재찬 : 현대우주론
우주론 강의 순서와 자료는 다음과 같습니다.
1. 현대우주론 관측사실
다음 파일을 이용합니다.
2. 아인슈타인 중력과 현대우주론 소개
3. 우주모형 구성, 진화 시나리오, 거리측정, 호라이즌
2-3 강의는 2015년 현대우주론 학부강의를 한 수강생이 정리한 아래 노트를 이용합니다.
한 학기 동안 강의한 내용이기에 2-3 강의에서는 이 중 일부만 설명하는데,
수강생께서 미리 검토하고 의문점이나 관심 있는 부분을 강의 중 알려주면
그 부분에 집중할 수도 있습니다.
4. 우주구조형성론
우주구조의 형성과 진화를 다루는 우주론적 선형 건드림 이론의 기본을
한글로 요약한 논문이 다음 주소에 있습니다.
http://pkas.kas.org/journal/article.php?code=72875&list.php?m=1
강의는 이 논문을 살펴보며 진행할 예정입니다.
수강생께서 강의 전에 미리 읽고 오면 좋겠습니다.
선형 건드림 이론은 어렵지 않게 비선형 건드림 이론으로 확장이 가능하고
완전 비선형 건드림 이론마저 가능한데 강의 중 소개하겠습니다.
더 심화된 강의록은, 2019년 타이완에서 강의한 내용이 다음 주소에 있으니 참고하세요.
https://www.phys.sinica.edu.tw/~gwc19/index.php?page=program
아인슈타인 중력을 시간+공간(1+3), 그리고 공간+시간(3+1) 형식으로 다시 정리한
방법도 소개하는데, 이를 이용하면 계산을 휠씬 쉽게 할 수 있고, 다양한
응용(용이한 물리적 해석, 비선형 건드림, 양자화, 상대론적 수치해석) 연구가 가능합니다.
본 강의에서는 시간상 이 단계까지는 가지 않겠지만,
수강생께서 미리 읽고 강의 중 질문을 하면 함께 토론할 수 있습니다.
5. 현대우주론의 가정과 한계, 토론
다음 파일을 이용합니다.
1과 5 강의는 다음 에세이와 교양도서도 관련이 있으니 참고하세요.
http://webzine.kps.or.kr/contents/data/webzine/webzine/14762088145.pdf
https://arxiv.org/abs/1206.6297
자연의 전망, 우주 (2020)
