지난 수십 년간 과학자들은 우주에 눈을 만나는 것보다 더 많은 것이 있다는 것을 발견했습니다. 우주는 단지 하나가 아니라 두 개의 보이지 않는 성분-암흑 물질과 암흑 에너지-존재가 제안 된 것으로 보입니다. 평범한 물질과 에너지에 대한 중력 효과만을 기반으로합니다.
이제 이론 물리학 자 Robert J. Scherrer는 암흑 물질과 암흑 에너지를 단일 미지의 힘의 두 가지 측면으로 설명함으로써 미스터리를 절반으로 줄일 수있는 모델을 고안했습니다. 그의 모델은 6 월 30 일에 Physical Review Letters에서 온라인으로 출판되고 http://arxiv.org/abs/astro-ph/0402316에서 온라인으로 제공되는“Purely Kinetic k Essence as Unified Dark Matter”라는 제목의 논문에 설명되어 있습니다.
Vanderbilt University 물리학과 교수 인 Scherrer는“이를 생각하는 한 가지 방법은 우주가 보통의 물질에 압력을 가하고 우주가 팽창하는 방식을 바꾸는 보이지 않는 유체로 채워져 있다는 것입니다.
Scherrer에 따르면 그의 모델은 매우 단순하며 암흑 물질과 암흑 에너지를 통합하려는 이전의 노력을 특징 짓는 주요 문제를 피합니다.
1970 년대에 천체 물리학 자들은 은하의 운동을 설명하기 위해 암흑 물질이라 불리는 보이지 않는 입자가 존재한다고 가정했다. 이러한 관측에 기초하여, 그들은 우주에서 보통 물질보다 약 10 배 많은 암흑 물질이 있어야한다고 추정합니다. 암흑 물질에 대한 가능한 설명 중 하나는 빛을 방출하지 않고 평범한 물질과 거의 상호 작용하지 않는 새로운 유형의 입자 (약하게 상호 작용하는 거대한 입자 또는 WIMP라고 함)로 구성되어 있다는 것입니다. 많은 실험에서 이러한 입자의 증거를 찾고 있습니다.
그것이 충분하지 않은 것처럼 1990 년대에 암흑 에너지가 생겨 우주를 찢어 버리는 것처럼 보이는 반발력을 만들어 냈습니다. 과학자들은 우주 론자들이 생각한 것처럼 우주가 팽창하고있는 속도가 느려지지 않고 오히려 가속화되고 있다는 놀라운 발견을 설명하기 위해 암흑 에너지를 불러왔다. 최근 추정에 따르면, 암흑 에너지는 우주의 75 %를 차지하고 암흑 물질은 23 %를 차지하며, 일반 물질과 에너지는 2 %의 명백한 소수 역할 만 남습니다.
Scherrer의 통일 아이디어는 스칼라 필드 (scalar field)라고하는 잘 정의되어 있지만 복잡한 속성을 가진 이국적인 형태의 에너지입니다. 이러한 맥락에서, 필드는 공간 전체에 퍼져있는 에너지와 압력을 갖는 물리량입니다. 우주 론자들은 우주가 인플레이션을 설명하기 위해 스칼라 밭을 처음으로 불러 들였다.
특히, Scherrer는 그의 모델에서 k- 에센스로 알려진 2 세대 스칼라 필드를 사용합니다. K- 에센스 필드는 프린스턴 대학의 Paul Steinhardt와 다른 사람들이 암흑 에너지에 대한 설명으로 발전했지만 Scherrer는 첫 번째 간단한 유형의 k- 에센스 필드도 암흑 물질에 기인 한 효과를 생성 할 수 있다고 지적했습니다.
과학자들은 다르게 행동하는 것처럼 보이기 때문에 암흑 물질과 암흑 에너지를 구분합니다. 암흑 물질은 덩어리가 있고 거대한 덩어리를 형성하는 것으로 보입니다. 실제로 우주 론자들은이 덩어리의 중력이 보통 물질이 은하를 형성하게하는 데 중요한 역할을했다고 계산합니다. 대조적으로 암흑 에너지는 질량이없는 것처럼 보이며 우주 전체에 균일하게 퍼져 우주를 밀어내는 반력 인 일종의 반 중력 역할을합니다.
K- 에센스 필드는 시간이 지남에 따라 동작을 변경할 수 있습니다. 잠재적 에너지가 일정한 매우 간단한 유형의 k- 에센스 필드를 조사 할 때, 쉐러 (Scherrer)는 필드가 진화함에 따라 보이지 않는 입자의 효과를 모아서 모방 할 수있는 단계를 거치고 그것은 공간 전체에 균일하게 퍼지고 암흑 에너지의 특성을 취합니다.
Scherrer는“이 모델은 당분간 암흑 물질처럼 보이는 상태로 자연스럽게 진화 한 다음 암흑 에너지처럼 보입니다. "이 사실을 깨달았을 때 저는‘강렬합니다. 우리가 할 수있는 일을 봅시다."라고 생각했습니다. "
그가 모델을 더 자세히 조사했을 때 Scherrer는 암흑 물질과 암흑 에너지를 통합하려는 이전 이론을 괴롭힌 많은 문제를 피한다는 것을 발견했습니다.
암흑 에너지의 초기 모델은 우주 이론 상수라는 용어를 포함하도록 일반 상대성 이론을 수정하여 만들어졌습니다. 이것은 아인슈타인이 원래 정적 우주를 형성하기 위해 중력의 균형을 맞추기 위해 포함했던 용어입니다. 그러나 그는 천문학적 관측이 필요하지 않다는 것을 발견했을 때 유쾌하게 상수를 떨어 뜨렸다. 우주 상수를 재발 명하는 최근의 모델은 암흑 에너지의 영향을 잘 재현하지만 암흑 물질을 설명하지는 않습니다.
Chaplygin 가스 모델이라고 불리는 암흑 물질과 암흑 에너지를 통합하려는 한 시도는 1930 년대 러시아 물리학 자의 연구를 기반으로합니다. 초기 암흑 물질 단계와 그 뒤에 암흑 에너지 유사 진화가 발생하지만, 은하 형성 과정을 설명하는 데 어려움이 있습니다.
Scherrer의 공식은 하버드 대학교의 Nima Arkani-Hamed와 그의 동료들에 의해 올해 초 제안 된 통일 된 이론과 약간 유사하다. 고스트 응축수.”
Scherrer의 모델에는 여러 가지 긍정적 인 특징이 있지만 몇 가지 단점도 있습니다. 우선, 작동하려면 극도의 "미세 조정"이 필요합니다. 물리학자는 또한 모델의 행동이 다른 관측치와 일치하는지 결정하기 위해 더 많은 연구가 필요할 것이라고 경고합니다. 또한 우연의 일치 문제에 답할 수 없습니다. 왜 암흑 물질과 암흑 에너지에 대해 계산 된 밀도가 비교 될 때 우주 역사상 유일한 시간에 사는가? 과학자들은 현재 시대에 특별한 무언가가 있음을 시사하기 때문에 이것을 의심합니다.
원본 출처 : Vanderbilt University News Release
