물리학자로 구성된 연구팀은 중력이 빛으로 바뀔 수 있다는 사실을 발견했습니다.
표준 모델이란 무엇이며 어떻게 작동합니까?
표준모형은 현대 이론이다.기본 입자의 구조와 상호 작용을 반복적으로 실험적으로 테스트했습니다. 이론 자체는 매우 적은 수의 가정을 기반으로 하며 기본 입자 세계에서 수천 가지 프로세스의 특성을 이론적으로 예측할 수 있습니다. 현대의 공식은 쿼크의 존재를 실험적으로 확인한 후 2000년대에 완성되었으며, 세 명의 과학자에 의해 제안되었으며, 특히 제안된 자발적 대칭 파괴 메커니즘의 틀 내에서 소립자 질량의 출현에 대한 설명을 담고 있습니다. 힉스에 의해.
"게임의 규칙을 바꾸는" 모델의 특징
그 특징 중 하나는일반적으로 질량이 없는 입자가 거대한 입자로 변환되는 것을 방지합니다. 표준 모델의 입자는 다양한 반응과 과정을 통해 지속적으로 서로 변환되지만, 질량이 없는 빛의 운반자인 광자는 "그 자체로 남아 있습니다." 그러나 조건이 맞다면(예를 들어 무거운 원자와 상호작용할 때) 자발적으로 쪼개져 질량이 큰 입자인 전자와 양전자가 되는 것이 가능하다.
중력과 블랙홀 개념. 사진: en.freepik.com
이 아이디어는 새로운 연구의 저자에게 영감을 주었습니다. 그들은 중력 자체가 다른 입자로 변할 수 있는지 알고 싶었습니다.
아이디어 검증
예, 일반적으로 중력이 고려됩니다.일반 상대성 이론의 맥락에서 시공간의 굴곡과 곡률이 입자의 움직임에 영향을 미칩니다. 이 경우 입자를 어떻게 생성할 수 있는지 상상하기가 매우 어렵습니다. 비결은 양자 광학을 통해 중력을 볼 수 있다는 것입니다. 예를 들어, 중력이 전달하는 힘으로 표현합니다. 양자 중력에 대한 현재의 그림은 완전하지 않지만, 이 수많은 보이지 않는 입자는 잠재적으로 변형되는 입자를 포함하여 다른 기본 입자처럼 행동하는 것으로 알려져 있습니다.
이 아이디어를 테스트하기 위해 물리학자들은 조건을 연구했습니다.아주 초기 우주 - 작고 뜨겁고 밀도가 높습니다. 그곳에서 모든 형태의 물질과 에너지는 우리의 가장 강력한 입자 충돌기가 달성할 수 있는 것보다 훨씬 더 큰 상상할 수 없는 규모로 확대되었습니다.
과학자들은 이 개념에서 다음과 같은 사실을 발견했습니다.중요한 역할은 중력파, 즉 우주에서 가장 무거운 물체 사이의 충돌로 인해 발생하는 시공간 구조의 잔물결에 의해 수행됩니다. 그들은 일반적으로 매우 약하며 원자를 핵의 너비보다 작은 거리로 밀어낼 수 있습니다. (이전에 Hi-Tech에서는 중력이 네 가지 주요 힘 중 가장 약하다고 썼습니다.) 그러나 초기 우주에서는 파도가 훨씬 더 강할 수 있으며 이는 모든 과정과 물질에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.
중력파에 대한 작가의 인상. 이미지 제공: R. Hurt/Caltech-JPL
“이 초기 파도는 앞뒤로 튀었습니다.때때로 증가하고 있습니다.”라고 SUNY Stony Brook University와 뉴욕 Flatiron Institute의 천체 물리학 연구 교수인 Paul Sutter는 설명하지만 이번 연구에는 참여하지 않았습니다. —우주의 다른 모든 것은 파도의 밀고 당김에 의해 포착되어 공명 효과로 이어질 것입니다. 중력파는 펌프처럼 작용하여 물질을 촘촘한 덩어리로 계속해서 두드립니다.”
중력파는 무엇을 할 수 있습니까?
중력파도 영향을 미칠 수 있습니다.전자기장에. 파동은 시공간 자체의 잔물결이기 때문에 파동은 거대한 물체와의 상호작용에만 국한되지 않습니다. 그들이 계속 펌핑하면서 우주의 방사선은 극도로 높은 에너지에 도달합니다. 이는 결국 자연적으로 광자가 나타나는 원인이 됩니다. 중력 자체가 빛을 생성합니다.
과학자들은 무엇을 찾았나요?
연구자들은 전반적으로 이것이그 과정이 상당히 비효율적입니다. 초기 우주는 팽창하고 있었기 때문에 중력파의 표준 모델은 오랫동안 존재할 수 없었습니다. 그러나 물리학자들은 만약 초기 우주에 빛의 속도가 느려질 만큼 충분한 물질이 있었다면(빛이 공기나 물 속에서 더 느리게 이동하는 것처럼), 파도는 추가 광자의 흐름을 생성할 만큼 충분히 오래 머물렀을 것이라고 말했습니다.
새로운 연구는 왜 그렇게 중요합니까?
물리학자들은 아직 완전히 이해하지 못하고 있다.우주 새벽의 복잡하고 복잡한 물리학. 그러나 과학자들의 이론이 맞다면 중력에 의해 생성된 빛은 아마도 물질의 형성과 우주의 진화에 영향을 미칠 것입니다. 그렇기 때문에 이 놀라운 과정의 모든 결과를 연구하는 것은 우리 세계의 초기 순간에 대한 우리의 이해에 혁명을 가져올 것입니다.
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표지: 이 작가의 인상은 초기 우주의 두 은하를 보여줍니다. 왼쪽의 밝은 폭발은 감마선 폭발입니다.
저자: ESO/L. 칼카다