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우리는 일상에서 질량과 무게를 혼용하지만, 과학적으로 이 둘은 완전히 다른 개념입니다. 질량은 물체 자체에 얼마나 많은 내용물이 채워져 있는지를 나타내는 척도이며, 무게는 지구가 물체를 끌어당기는 힘을 의미합니다. 이러한 질량의 본질을 이해하면 우주의 거대 구조부터 목성의 경이로운 자전 속도까지 설명할 수 있습니다. 이 글에서는 질량의 기원인 힉스장, 중력이 만드는 우주의 구조, 그리고 목성의 초고속 자전이 만들어낸 전자기적 세계를 탐구합니다. 힉스장과 질량의 기원 질량은 원래 어디서 왔을까요? 왜 어떤 입자는 질량이 있고, 어떤 입자는 없을까요? 이 질문은 오랫동안 물리학의 난제였습니다. 1960년대에 등장한 힉스장 이론은 이 질량의 기원을 설명합니다. 우주 전체에 보이지 않는 특수한 에너지의 바다인 힉스장이 깔려 있으며, 입자가 이 힉스장을 통과할 때 받는 저항의 정도가 곧 질량으로 나타난다는 개념입니다. 수영장에서 걷는 사람이 공기 중에서 걷는 것보다 힘든 것처럼, 입자는 힉스장과의 상호작용을 통해 저항을 받고 마치 몸에 무게가 생긴 것처럼 질량을 얻게 됩니다. 과학자들은 2012년 스위스 CERN 연구소에서 힉스 보손이라는 입자를 발견하여 힉스장의 존재를 증명했습니다. 힉스 보손은 모든 입자가 질량을 가지게 되는 과정을 설명해 주는 핵심 열쇠입니다. 그렇다면 빛은 왜 질량이 없을까요? 광자는 힉스장에 끌리지 않고 그냥 통과하기 때문입니다. 빛은 힉스장에서 아무런 저항도 받지 않으므로 질량을 얻지 않고 항상 빛의 속도로 이동할 수 있습니다. 반면 전자나 쿼크 같은 입자들은 힉스장에 끌려 속도가 제한되고 질량을 가지게 됩니다. 결국 질량은 물질이 힉스장에 얼마나 잘 끌리는가, 즉 얼마나 잘 빠져나가지 못하느냐에 따라 생기는 속성입니다. 질량은 우주 속에 깔려 있는 보이지 않는 에너지 구조와의 관계에서 만들어지는 속성입니다. 우리가 들고 있는 물건, 우리 몸의 세포, 그리고 지구가 모두 이 힉스장을 통과하며 질량을 얻는 결과입니다. 이는 평소 우리가...