I was observing the motion of a boat which was rapidly drawn along a narrow channel by a pair of horses, when the boat suddenly stopped—not so the mass of water in the channel which it had put in motion; it accumulated round the prow of the vessel in a state of violent agitation, then suddenly leaving it behind, rolled forward with great velocity, assuming the form of a large solitary elevation, a rounded, smooth and well-defined heap of water, which continued its course along the channel apparently without change of form or diminution of speed. I followed it on horseback, and overtook it still rolling on at a rate of some eight or nine miles an hour [14 km/h], preserving its original figure some thirty feet [9 m] long and a foot to a foot and a half [30−45 cm] in height. Its height gradually diminished, and after a chase of one or two miles [2–3 km] I lost it in the windings of the channel. Such, in the month of August 1834, was my first chance interview with that singular and beautiful phenomenon which I have called the Wave of Translation.

—John Scott Russell, 1845

다음은 한겨레 국내 물리학자 ‘7대 수학난제’ 중 하나 풀었다 기사를 쓴 기자에게 보낸 메일이다:

안녕하세요.

저는 독일의 본대학에서 이론입자물리학 현상론으로 박사 학위를 받은 김주민이라고 합니다. 제 남편 하태원은 이론입자물리학 끈이론으로 박사 학위를 받았습니다.

저희가 그 분야의 전문가도 아니고, 현재 연구직에 종사하고 있지도 않지만, 기사에 오류가 있는 듯하여 이렇게 메일을 드립니다. 다른 저명한 물리학자들에게 자문을 요청하여 기사를 정정해주시기를 부탁드립니다.

1) 7대 수학 난제의 하나는 다음과 같습니다:

Prove that for any compact simple gauge group G, a non-trivial quantum Yang–Mills theory exists on R^4 and has a mass gap Δ > 0.

그에 반해, 논문 (아마도 http://prd.aps.org/abstract/PRD/v87/i8/e085025 또는 http://arxiv.org/pdf/1206.6936v2.pdf)에서는 SU(2) gauge group에서 "색 감금"이 홀극에 의해 일어난다는 것을 보인 것으로 보입니다. 그런 측면에서, 위 문제의 a non-trivial ... > 0 부분을 다룬다고 볼 수는 있으나, SU(2) gauge group을 특정하여 계산을 수행한 것이기 때문에 위의 문제를 풀었다고 보기는 어렵다고 생각됩니다. 논문 말미에 SU(3)(실제 양자색역학)에 대한 연구가 현재 진행되는 중이라고 언급되어 있는 것으로 보아, 모든 compact simple gauge group에 대한 연구는 아직 시간이 더 필요하다고 여겨지므로, 저 논문이(아마도 무척 중요한 연구일테지만) 7대 수학 난제를 풀었다고 볼 수는 없을 것 같습니다.

2) 우선, "쿼크와 글루온은 질량이 없는 입자"는 명백한 오류입니다. 쿼크는 질량이 있을 뿐 아니라, 전자에 비해 꽤 무거운 편입니다. (단,강입자의 질량은 쿼크들의 질량의 합보다 훨씬 큰데, 기사에 쓰신대로, 이는 "색감금" 하에 있는 쿼크와 글루온들의, 서로서로간의 상호작용 때문이라고 설명합니다.)

3) "‘신의 입자’로 불리며 모든 소립자에 질량을 부여하는 입자로 세간의 관심을 모은 ‘힉스’는 사실 전자의 질량을 만들어주는 입자로"는 오류라고 볼 수는 없지만, "양성자나 중성자 등 강입자들이 어떻게 질량을 갖게 됐는지를 밝히는..."과 관련하여 오독의 여지가 있습니다. 입자물리학의 표준 모델에 따르면 "힉스"는 전자(와 뮤온, 타우 입자)뿐 아니라 쿼크들에도 질량을 부여합니다. 또한, 표준 모형에는 뉴트리노에 질량을 부여하는 메카니즘이 포함되어 있지 않으므로, 실제로 힉스가 "모든 소립자에 질량을 부여하는 입자"로 알려졌다면 잘못 알려졌다고 할 수 있습니다.

4) "'양-밀스 이론'에 따르면 양성자와 중성자 등 입자에는 질량이 없다."도 정확하다고 볼 수는 없는 것 같습니다. 순수한 양-밀스 이론에는 양성자와 중성자를 이루는 쿼크들에 대응하는 항이 없습니다. "질량이 없다"는 것은 쿼크들의 존재를 이미 가정한 것이지요 (물리학에서 이 둘은 완전히 다른 얘기입니다.). 한편, 순수한 양-밀스 이론을 확장시켜 쿼크와 글루온의 상호작용에 대응하는 항을 포함시킬 수 있는데, (쿼크의 질량이 없더라도) 양성자와 중성자의 질량은 이 상호작용으로 설명될 수 있기 때문입니다.

5) "우주 질량의 대부분은 전자가 그 주변을 회전하고 있는 원자핵의 양성자와 중성자가 차지한다."도 명백한 오류입니다. 우주 질량의 대부분은 암흑에너지와 암흑물질이 차지한다는 것은 정밀한 천체물리학의 관측들(WMAP, 최근의 Planck)로 입증되었다고 할 수 있습니다.

그럼, 답변 기다리겠습니다. 안녕히 계세요.