SuperNova / 가속 프로브, SNAP. 이미지 크레디트 : 버클리 랩
우주의 팽창을 가속화시키는 신비한 암흑 에너지는 무엇입니까? 그것은 아인슈타인의 유명한 우주 상수의 한 형태입니까, 아니면 우주의 3/4 정도를 구성 할 수있는“정신”이라고 불리는 이국적인 반발력입니까? Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab)와 Dartmouth College의 과학자들은 알아낼 방법이 있다고 생각합니다.
Physical Review Letters에 실린 논문에서 Berkeley Lab의 물리학 자 Eric Linder와 Dartmouth의 Robert Caldwell은 암흑 에너지의 물리 모델을 별개의 시나리오로 분리하여 아인슈타인의 우주적 상수를 배제하고 본질을 설명하는 데 사용할 수 있음을 보여줍니다 어두운 에너지. 또한 과학자들은 NASA와 미국 에너지 국에서 제안한 JDEM (Joint Dark Energy Mission)을 위해 계획된 실험에 어떤 시나리오가 올바른지 결정할 수 있어야합니다.
Linder는“과학자들은``암흑 에너지가 무엇인지 알기 위해서는 얼마나 정확하게 암흑 에너지를 측정해야합니까? ''라는 질문을 제기 해 왔습니다. “우리의 논문에서 한 것은 측정에 대한 정밀한 한계를 제안하는 것입니다. 다행히도 이러한 한계는 JDEM 실험 범위 내에 있어야합니다.”
Linder와 Caldwell은 JDEM의 DOE-NASA 과학 정의 팀의 구성원으로 임무의 과학적 요구 사항을 작성해야합니다. Linder는 SNAP 이론 그룹의 리더입니까? JDEM 임무를 수행하기 위해 제안 된 차량 중 하나 인 SuperNova / Acceleration Probe. 다트머스의 물리 및 천문학 교수 인 콜드웰 (Caldwell)은 정수 개념의 창시자 중 하나입니다.
Linder와 Caldwell은 물리적 검토 서신에있는 논문에서 두 가지 시나리오를 설명합니다. 하나는“해동”이라고하고 다른 하나는“고정”이라고합니다. 해동 시나리오에서, 팽창 가속은 점차 감소하여 운전자가 가스 페달을 밟으면 차처럼 정지합니다. 확장이 더 느리게 진행되거나 우주가 다시 축소 될 수 있습니다. 냉동 시나리오에서 가스 페달을 밟은 차처럼 바닥까지 가속하는 것은 무한정 계속됩니다. 우리 은하가 우주에서 홀로 발견 될 때까지 우주는 점점 더 확산 될 것입니다.
이 두 시나리오 중 하나는 아인슈타인의 우주 상수를 배제합니다. Linder와 Caldwell의 논문에서 처음으로 아인슈타인의 아이디어를 다른 가능성과 명확하게 분리하는 방법을 보여줍니다. 그러나 어떤 시나리오에서든 암흑 에너지는 반드시 고려해야하는 힘입니다.
Linder는 다음과 같이 말합니다.“암흑 에너지는 우주 내용의 약 70 %를 차지하기 때문에 물질 내용을 지배합니다. 이는 암흑 에너지가 팽창을 지배하고 궁극적으로 우주의 운명을 결정한다는 것을 의미합니다.”
1998 년에 두 연구 그룹은 우주의 팽창이 가속화되고 있다는 독립적 인 발표와 함께 우주론을 흔들었다. Ia 초신성, 특유의 에너지로 폭발하는 우주의 별들로부터의 적색 적색 편이를 측정함으로써, 버클리 연구소에 본사를 둔 초신성 우주론 프로젝트 팀과 호주 중심의 High-Z 초신성 검색 팀 팀은 우주의 확장을 결정했습니다 실제로는 가속이 아니라 감속합니다. 이 가속화 된 팽창의 배후에 알려지지 않은 힘은“암흑 에너지”라는 이름으로 주어졌습니다.
암흑 에너지가 발견되기 전에, 기존의 과학적 지혜는 빅뱅이 우주의 팽창으로 인해 중력에 의해 점차 느려질 것이라고 주장했다. 우주의 물질 함량이 충분한 중력을 제공했다면 언젠가 팽창이 완전히 멈추고 우주는 큰 위기에 빠질 것입니다. 물질로 인한 중력이 팽창을 완전히 막기에 충분하지 않으면 우주는 영원히 떠 다니게됩니다.
Caldwell은“1998 년 발표와 이후 측정에서 우주의 빠른 확장이 지난 100 억 년 전까지 시작되지 않았다는 것을 알게되었습니다.
우주 론자들은 이제 정확히 암흑 에너지가 무엇인지 결정하기 위해 노력하고 있습니다. 1917 년 아인슈타인은 우주 상대 상수 이론으로 그의 상대성 이론을 수정했다. 그 값이 옳다면 우주가 완벽하게 균형 잡힌 정적 상태로 존재할 수있다. 역사상 가장 유명한 물리학자는 나중에이 상수를“가장 큰 실수”라고 부르지 만 암흑 에너지의 발견은 그 아이디어를 되살 렸습니다.
린더 박사는“우주론적인 우주는 중력이 우주를 끌어 당기는 것을 막는 진공 에너지 (빈 공간의 에너지)였다”고 말했다. “우주적 상수의 문제는 시간이 지남에 따라 동일한 에너지 밀도, 압력 및 상태 방정식으로 상수라는 것입니다. 그러나 우주의 초기 단계에서 암흑 에너지는 무시할 수 있어야했다. 그렇지 않으면 은하와 모든 별이 형성되지 않았을 것입니다.”
아인슈타인의 우주적 상수가 오늘날 우리가 보는 우주를 가져 오려면, 에너지 규모는 우주의 다른 것보다 훨씬 작아야합니다. 린더는 이것이 가능할 수도 있지만 가능성은없는 것으로 보인다고 말했다. 공기, 땅, 불, 물 외에 고대 그리스인의 다섯 번째 요소의 이름을 딴“정신”의 개념을 입력하십시오. 그들은 그것이 달과 별을 제자리에 고정시키는 힘이라고 믿었습니다.
Caldwell은“Quintessence는 가속화되는 팽창을 이끌어 내기에 충분한 음압을 갖는 역동적이고 시간이 경과하며 공간적으로 의존적 인 형태의 에너지입니다. “우주적 상수는 매우 특정한 형태의 에너지인가? 진공 에너지? 정수는 광범위한 가능성을 포괄합니다.”
Quintesence 가능성을 제한하고 암흑 에너지 원으로서의 후보를 확인하는 기본 테스트에 대한 확실한 목표를 제공하기 위해 Linder와 Caldwell은 스칼라 필드를 모델로 사용했습니다. 스칼라 필드는 값을 측정하지만 공간의 모든 점에 대한 방향은 아닙니다. 이 접근 방식을 통해 저자는 잠재적 에너지를 최소값까지 완화시키는 스칼라 필드로서 정수를 보여줄 수있었습니다. 인장력 하에서 중력의 정압에 대항하는 부압을 가하는 스프링 세트를 생각하십시오.
린더는“정점 스칼라 장은 공간의 모든 지점을 덮는 스프링 장과 같으며 각 스프링은 다른 길이로 뻗어있다”고 말했다. "아인슈타인의 우주적 상수의 경우, 각 봄은 길이가 같고 움직임이 없습니다."
해동 시나리오에서, 정수 영역의 잠재적 에너지는 팽창하는 우주의 물질 밀도가 점차적으로 방출 될 때까지 제자리에 "동결"되었다. 동결 시나리오에서, 정수 영역은 우주가 팽창을 겪은 이후 최소 잠재력을 향해 굴러 갔지만, 우주를 지배함에 따라 점차 일정한 값이됩니다.
SNAP 제안은 버클리 연구소 (Berkeley Lab)의 물리학 자, 천문학 자 및 엔지니어들이 버클리 (Berkeley)에있는 캘리포니아 대학 (University of California)의 동료들과 협력하여 연구 개발에 있습니다. 그것은 매년 수천 개의 Type Ia 초신성을 찾고 측정하는 데 사용될 우주 우주 궤도에서 3 거울, 2 미터 반사 망원경을 요구합니다. 이러한 측정은 해동 또는 동결 시나리오를 명확하게 지적하기에 충분한 정보를 제공해야합니다. 또는 완전히 새롭고 알려지지 않은 무언가.
Linder는“SNAP로 측정 할 수있는 것과 같은 측정 결과가 해동 또는 결빙 시나리오를 벗어나는 경우, 아인슈타인의 일반 이론의 수정과 같은 더 이국적인 물리학을보아야 할 수도 있습니다. "암흑 에너지를 설명하는 상대성 이론"
원본 출처 : Berkeley Lab News Release
