우리는 지구에서 암흑 에너지를 볼 수 있습니까? 새로운 실험은 희망을 줍니다.

중심부에 암흑 물질을 숨길 수 있는 은하단.

중심부에 암흑 물질을 숨길 수 있는 은하단. (이미지 제공: NASA/ESA/M. J. Jee/H. Ford et al.(Johns Hopkins Univ.))



폴 엠. 서터 의 천체 물리학자입니다. 오하이오 주립 대학 , 의 주인 우주인에게 물어보세요 그리고 ' 우주 라디오 , '의 저자 우주에서의 당신의 위치 .' Sutter는 이 기사를 다음과 같이 기고했습니다. demokratija.eu의 전문가 목소리: Op-Ed 및 통찰력 .



20년 동안의 조사에도 불구하고 암흑 에너지의 진정한 본질은 우리의 이해를 계속해서 회피하고 있습니다. 실망스럽게도 암흑 에너지를 설명하려는 대부분의 시도는 입자 물리학의 매우 엄격한 테스트에 실패합니다.

그러나 새로운 연구는 가상의 암흑 에너지가 내부에서 어떻게 만들어질 수 있는지 보여줍니다. 태양 그리고 여기 지구에서 감지될 수 있습니다. 사실 우리는 이미 그것을 보았을 수도 있습니다.

어둠 속의 비밀



1997년에 천문학자들은 우주의 팽창이 가속되고 있다는 사실을 발견하고 자신과 세계를 놀라게 했습니다. 그들은 이 가속 확장에 어두운 에너지라는 멋진 이름을 붙였습니다. 그들은 이 이상한 우주론적 효과를 일으키는 원인을 이해하지 못했기 때문입니다.

암흑 에너지에 대한 가장 간단한 설명은 그것이 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 던져진 추가 숫자인 '우주 상수'라는 것입니다. 다시 말해서, 이 관점에서 우주의 팽창이 가속화되는 이유는 … 우주의 팽창이 가속화되기 때문입니다. 이는 정확히 만족스러운 설명이 아닙니다. 물리학자들은 이 우주 상수를 시공 전체에서 발견되는 양자 진공 에너지와 연결하려고 시도했지만, 그들의 계산에 따르면 가속 팽창의 강도는 약 120배 정도 너무 큽니다.

그래서 아마도 암흑 에너지는 시공 그 자체에 직접적으로 내장되어 있지 않을 것입니다. 아마도 우주에는 이전에 알려지지 않은 새로운 힘, 장 또는 입자가 작용하고 있을 것입니다. 표준 모델 입자 물리학의. 이 개체는 가속화된 확장을 설명하지만 이론적인 모델도 여기서 문제에 부딪힙니다.



문제는 새로운 힘, 장 또는 입자를 우주 성분의 혼합에 도입하면 그 힘, 장 또는 입자가 물리학에 알려진 다른 모든 힘, 장 및 입자와 상호 작용하기 시작한다는 것입니다. 그리고 우리의 고에너지(저에너지는 고사하고) 물리학 실험에서 새로운 물리학에 대한 힌트가 없기 때문에 실행 가능한 옵션처럼 보이지 않습니다.

화면 뒤에서

어쩌면 암흑 에너지가 한 가지 더 속임수를 쓰고 있을지도 모릅니다. 아마도 큰 우주적 규모에서 가속 팽창을 생성하는 어떤 독립체가 있고, 그 독립체 내의 어떤 것이 작은 태양계 규모에서 알려진 물리학과 상호 작용하는 것을 차단합니다.

다소 무리가 있지만 암흑 에너지를 생성하는 것이 무엇인지 모르기 때문에 조사할 가치가 있습니다. 그러나 실험에서 숨겨지도록 설계된 실험에서 무언가를 찾는 방법은 무엇입니까?



일부 이론가들은 암흑 에너지가 새로운 종류의 입자에 의해 발생할 수 있다고 제안했습니다. 이 가상의 입자는 표준 모델의 다른 입자(전자 및 탑 쿼크와 같은)와 상호 작용할 수 없습니다. 왜냐하면 밀도와 온도가 충분히 높은 태양 중심에서 대량으로 생성되었을 것이기 때문입니다. 암흑 에너지와 표준 모델 사이의 상호 작용이 발생합니다. 태양 내부에서 암흑 에너지 입자가 생성되면 열 평형이 엉망이 되어 광 출력, 온도 및 수명이 변경됩니다. 그리고 태양의 행동은 우리가 표준 모델에서 기대하는 것과 정확히 일치하기 때문에 그 이론에 따르면 핵심에서 암흑 에너지 입자를 생성할 수 없습니다.

그러나 최근에 게시된 논문은 사전 인쇄 데이터베이스 arXiv.org 다른 가능성을 제안합니다. 아마도 암흑 에너지는 표준 모델 입자에 직접 연결되지 않지만 광자에는 연결됩니다.

태양의 깊숙한 곳에는 타코클린(tachocline)이라는 영역이 있는데, 이 영역은 태양의 자기장이 매우 강합니다. 자기장은 광자에 의해 전달되므로 타코클린에서 수많은 광자가 생성됩니다. 암흑 에너지가 어떻게든 광자에 연결된다면, 암흑 에너지 입자도 생성될 수 있는 곳입니다.

이제 당신은 그것을 볼

결론은 태양이 암흑 에너지 입자를 내뿜는 방법이 실제로 있을 수 있다는 것입니다. 그런 다음 이 암흑 에너지 입자는 태양의 나머지 부분, 빈 공간을 통과하여 지금 바로 당신을 통해 흐를 것입니다.

지금 당신을 통해 조용히 흐르고 있는 또 다른 존재가 우주에 있습니다. 바로 암흑 물질입니다. 암흑물질은 우주 질량의 80% 이상을 차지하는 보이지 않는 형태의 물질입니다. 이 가상의 암흑 에너지와 마찬가지로 암흑 물질은 현재 입자 물리학의 표준 모델에 알려지지 않은 입자로 만들어졌으며 우주를 통해 흐르고 있습니다. 그리고 그것도 완전히 미스터리하다.

과학자들이 극히 드문 상호 작용을 엿볼 수 있기를 희망함에 따라 지구 전역에 흩어져있는 여러 실험에서 찾기 힘든 암흑 물질 입자를 찾고 있습니다. 최근에 이러한 실험 중 하나인 XENON1T는 완전히 설명할 수 없는 신호를 목격했습니다. 이러한 감지의 첫 번째 약간의 힌트입니다.

그리고 최신 연구에 따르면 실험이 감지한 것은 암흑 물질이 아니라 암흑 에너지일 가능성이 있습니다. 아주 강력한 탐지는 아니며 암흑 에너지의 본질을 확인하는 것과는 거리가 멉니다. 그러나 힌트는 힌트입니다. 암흑 에너지가 처음 발견된 지 20년이 넘었고 이론과 실험 모두 많은 진전을 이루지 못했습니다.

과학자들은 XENONnT 및 PandaX-4T와 같은 미래의 암흑 물질 탐지 실험이 더 많은 데이터를 제공하고 마침내 암흑 우주에 대한 첫 번째 일견을 제공할 수 있기를 바랍니다.

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