우리 우주가 어떻게 생겼는지 이야기에는 구멍이 있습니다. 첫째, 우주는 풍선처럼 빠르게 팽창했습니다. 그런 다음 모든 것이 붐을 일으켰습니다.
그러나이 두 기간이 어떻게 연결되어 물리학 자들이 빠져 나갔습니다. 이제 새로운 연구는 두 시대를 연결하는 방법을 제안합니다.
첫 번째 기간에, 우주는 거의 무한한 지점에서 1 조분의 1 초도 안되는 크기의 거의 오 틸리 온 (1에 이어 27 개의 0) 배로 성장했습니다. 이 인플레이션 기간에는 빅뱅이라고 알려진 좀 더 점진적이지만 폭력적인 확장 기간이 뒤따 랐습니다. 빅뱅 동안 양성자, 중성자 및 전자와 같은 기본 입자의 엄청나게 뜨거운 불 덩어리가 팽창하고 냉각되어 오늘날 우리가 보는 원자, 별 및 은하를 형성합니다.
우주 인플레이션을 설명하는 빅뱅 이론은 우리 우주가 어떻게 시작되었는지에 대한 가장 널리지지되는 설명으로 남아 있지만, 과학자들은 여전히 완전히 다른 시대의 확장 기간이 어떻게 연결되어 있는지에 당황하고 있습니다. 이 우주적 수수께끼를 해결하기 위해 Kenyon College의 연구원, MIT (Massachusetts Institute of Technology) 및 네덜란드 레이덴 대학 (Leiden University)의 연구팀은 우주 팽창과 빅뱅 사이의 비판적 전환을 시뮬레이션했습니다.
MIT의 물리학 교수 인 데이비드 카이저 (David Kaiser)는“인플레이션 후 재가열 기간은 빅뱅의 조건을 설정하고 어떤 의미에서는 빅뱅에 '뱅'을 넣는다. "모든 지옥이 풀리고 물질이 간단한 방식으로 행동하는 것은이 교량시기입니다."
우주 팽창 동안 우주가 순식간에 팽창했을 때, 기존의 모든 물질이 퍼져서 빅뱅을 점화하는 데 필요한 입자의 뜨거운 수프가없는 우주를 차갑고 빈 곳으로 남겨 두었습니다. 재가열 기간 동안 에너지 추진 팽창은 입자로 붕괴되는 것으로 생각된다고 일리노이 대학 물리학과 박사 과정생 인 Rachel Nguyen은 말했다.
Nguyen은 Live Science와의 인터뷰에서“이러한 입자가 생성되면 튀어 오르고 서로 닿아 운동량과 에너지를 전달합니다. "그리고 그것이 빅뱅의 초기 조건을 설정하기 위해 우주를 가열하고 재가열하는 것입니다."
그들의 모델에서 Nguyen과 그녀의 동료들은 인플레이 톤 (inflatons)이라는 이국적인 형태의 물질의 행동을 시뮬레이션했습니다. 과학자들은 hypo 스 보손 (Higgs boson)과 본질적으로 유사한이 가상의 입자들이 우주 팽창을 이끄는 에너지 장을 만들었다 고 생각합니다. 그들의 모델은 올바른 조건에서 인플레이 톤의 에너지가 우주를 재가열하는 데 필요한 다양한 입자를 생성하기 위해 효율적으로 재분배 될 수 있음을 보여 주었다. 그들은 결과를 10 월 24 일 저널 Physical Review Letters에 발표했다.
고 에너지 물리학을위한 도가니
"우리가 초기 우주를 연구 할 때 우리가 실제로하고있는 것은 매우 높은 온도에서 입자 실험을하는 것"이라고 오하이오 주 Kenyon College 물리학과 부교수 인 Tom Giblin은 말했다. "냉기 인플레이션 기간에서 더운 기간으로의 전환은 이러한 매우 높은 에너지에서 어떤 입자가 실제로 존재하는지에 대한 몇 가지 중요한 증거를 보유해야합니다."
물리학자를 괴롭히는 근본적인 질문 중 하나는 인플레이션 중에 나타나는 극한 에너지에서 중력이 어떻게 작용하는지입니다. Albert Einstein의 일반 상대성 이론에서 모든 물질은 입자의 에너지에 관계없이 중력의 강도가 동일한 방식으로 중력의 영향을받는 것으로 여겨집니다. 그러나 과학자들은 이상한 양자 역학 세계 때문에 매우 높은 에너지에서 물질이 중력에 다르게 반응한다고 생각합니다.
연구팀은 입자가 중력과 얼마나 강하게 상호 작용 하는지를 조정하여이 가정을 모델에 포함시켰다. 그들은 중력의 강도가 증가할수록 인플레이 톤이 에너지를 더 효율적으로 전송하여 빅뱅 중에 발견 된 뜨거운 물질 입자의 동물원을 생성한다는 사실을 발견했습니다.
이제 그들은 우주 어딘가에서 그들의 모델을 강화할 증거를 찾아야합니다.
Giblin은 Live Science에 "우주에는 매우 복잡한 방식으로 인코딩 된 많은 비밀이있다"고 말했다. "우주에서 정보를 추출하는 방법 인 디코딩 장치를 통해 현실의 본질을 배우는 것이 우리의 임무입니다. 우리는 시뮬레이션을 사용하여 실제로 디코딩을 시작할 수 있도록 우주가 어떻게 보일지 예측합니다. 이 재가열 기간은 우주 어딘가에 흔적을 남길 것입니다. 우리는 그것을 찾아야합니다. "
그러나 그 인쇄물을 찾는 것이 까다로울 수 있습니다. 우주의 가장 초기 모습은 우주 방파 (CMB)라고 불리는 빅뱅 이후 수십만 년 동안 남은 방사능의 기포입니다. 그러나 CMB는 출생의 첫 임계 초 동안 우주의 상태만을 암시합니다. Giblin과 같은 물리학 자들은 중력파에 대한 향후 관측이 최종 단서를 제공하기를 희망합니다.
