게이지 보손

게이지 보손()은 게이지 이론에서 힘을 매개하는 보손으로, 해당하는 게이지 장의 양자다. 게이지 보손의 수는 그 게이지 대칭의 차원 수와 같다.

개요 
표준 모형의 게이지 보손은 광자, W보손과 Z보손, 글루온이다.자연계의 기본 상호작용 중 전자기력, 약한 상호작용, 강한 상호작용을 매개한다. 즉, 광자는 전자기력을 매개하고, W 보손과 Z 보손은 약한 상호작용을 매개하고, 글루온은 강한 상호작용을 매개한다. 이들 중 광자와 W보손, Z보손은 독립적으로 존재할 수 있으나, 글루온은 색가둠으로 인해 일반적인 에너지 눈금에서는 독립적으로 존재하지 않고, 대신 하드론이나 글루볼 안에서만 존재한다. (글루볼은 아직 실험적으로 발견되지 않았다.)

양자 게이지 이론에서, 게이지 보손은 게이지 장의 양자이다. 따라서, 게이지 군의 각 생성원(generator)에 대응하여 게이지 보손이 존재한다. 예를 들어, SU(3)은 생성원이 8개이므로, SU(3)을 기본으로 한 양자색역학에서는 8종의 글루온이 있다. 양자전기역학은 U(1)의 하나의 발생자에 따라 하나의 게이지 보손(광자)을 지니고, 살람-글래쇼 이론에서는 SU(2)×U(1)의 네 발생자에 따라 4개의 게이지 보손을 지닌다. (이 4개의 보손은 약전자기 대칭이 깨지면 저에너지에서 W, Z, 광자로 나타난다.) 게이지 보손은 기본적으로 질량이 0인데, 골드스톤 보손을 삼켜서 (힉스 메커니즘) 질량을 얻을 수 있다. 이에 따라 약력을 매개하는 W와 Z는 질량을 가진다.

중력을 매개하는 제4의 게이지 보손인 중력자 역시 가정되어 있다. 하지만 실험적인 증거라든지, 양자 중력을 설명하는 수학적인 이론이 부족하여, 현재는 추측만 이루어지는 상태이다.

같이 보기 
 기본 상호작용
 게이지 이론
 보손
 양자 색역학

 
보손
입자물리학
기본 입자