중력이 빛으로 변할 수 있다는 놀라운 물리학 논문 제안

중력이 빛으로 변할 수 있다는 놀라운 물리학 논문 제안

초기 우주에서는 중력이 빛을 생성할 수 있었다는 새로운 이론 논문이 밝혀졌습니다. 중력은 스스로 빛으로 변할 수 있지만 시공간이 올바른 방식으로 작동하는 경우에만 연구팀이 발견했습니다.

 

정상적인 상황에서는 무에서 유를 얻을 수 없습니다. 특히, 입자의 아원자 동물원을 설명하는 지배적인 이론인 입자 물리학의 표준 모델은 일반적으로 질량이 없는 입자가 거대한 입자로 변환되는 것을 금지합니다. 표준 모형의 입자는 다양한 반응과 과정을 통해 지속적으로 서로 변하지만, 질량이 없는 빛의 운반체인 광자는 일반적으로 다른 입자로 변할 수 없습니다.

 

그러나 조건이 적절하다면 가능합니다. 예를 들어 광자가 무거운 원자와 상호 작용하면 자발적으로 분리되어 전자와 양전자가 될 수 있습니다. 둘 다 거대한 입자입니다.

 

이 잘 알려진 예를 가지고 이론 물리학자 팀은 3월 28일 사전 인쇄 데이터베이스 arXiv에 게시된 논문에서 중력 자체가 다른 입자로 변환될 수 있는지 질문했습니다. 우리는 일반적으로 시공간에서의 굴곡과 뒤틀림이 입자의 움직임에 영향을 미치는 일반 상대성 이론의 렌즈를 통해 중력을 생각합니다.

 

그 그림에서는 중력이 어떻게 입자를 생성할 수 있는지 상상하기가 매우 어려울 것입니다. 그러나 우리는 양자 렌즈를 통해 중력을 볼 수도 있으며, 중력자라고 불리는 수많은 보이지 않는 입자가 전달하는 중력을 그려볼 수도 있습니다. 양자 중력에 대한 우리의 그림이 완전하지는 않지만, 우리는 이러한 중력이 잠재적인 변형을 포함하여 다른 기본 입자처럼 행동할 것이라는 것을 알고 있습니다.

 

이 아이디어를 테스트하기 위해 연구자들은 극도로 초기 우주의 조건을 연구했습니다. 우리 우주가 아주 어렸을 때에도 작고 뜨겁고 밀도가 높았습니다. 그 젊은 우주에서 모든 형태의 물질과 에너지는 상상할 수 없는 규모로 증가했는데, 이는 우리의 가장 강력한 입자 충돌기가 달성할 수 있는 것보다 훨씬 더 큰 규모입니다.

 

연구자들은 이 설정에서 중력파(가장 거대한 우주 물체 사이의 충돌로 생성된 시공간 구조의 잔물결)가 중요한 역할을 한다는 것을 발견했습니다. 일반적으로 중력파는 매우 약하여 원자핵의 너비보다 작은 거리를 통해 원자를 밀어낼 수 있습니다. 그러나 초기 우주에서는 파도가 훨씬 더 강했을 수 있었고, 그것은 다른 모든 것에 심각한 영향을 미쳤을 수 있습니다.

 

그 초기 파도는 앞뒤로 출렁거리면서 스스로를 증폭시켰을 것입니다. 우주의 다른 어떤 것도 파도의 밀고 당기는 힘에 휩싸여 공명 효과를 일으켰을 것입니다. 어린아이가 그네를 점점 더 높이 보내기 위해 적절한 시간에 다리를 펌프질하는 것처럼, 중력파는 펌프 역할을 하여 물질을 계속해서 촘촘한 덩어리로 몰아넣었을 것입니다.

 

중력파는 전자기장에도 영향을 미칠 수 있습니다. 파도는 시공간 자체의 파문이기 때문에 거대한 물체와의 상호작용에만 국한되지 않습니다. 파도가 계속 펌프질하면서 우주의 방사선을 극도로 높은 에너지로 유도하여 자연적으로 광자가 나타나는 현상, 즉 중력이 빛 자체를 생성하게 됩니다.

 

연구원들은 일반적으로 이 프로세스가 다소 비효율적이라는 것을 발견했습니다. 초기 우주 도 팽창하고 있었기 때문에 중력파의 표준 패턴은 오래 지속되지 않았을 것입니다. 그러나 팀은 초기 우주에 빛의 속도가 감소될 만큼 충분한 물질이 포함되어 있었다면(빛이 공기나 물과 같은 매질을 통해 더 느리게 이동하는 것과 마찬가지로), 파도가 실제로 물질을 얻을 수 있을 만큼 충분히 오랫동안 머물 수 있었을 수 있다는 것을 발견했습니다. 이동하여 추가 광자의 홍수를 생성합니다.

 

물리학자들은 그 이후로 결코 관찰되지 않은 위업을 달성할 수 있었던 초기 우주의 복잡하고 뒤얽힌 물리학을 아직 완전히 이해하지 못하고 있습니다. 이 새로운 연구는 풍부한 태피스트리에 중력이 빛을 생성하는 능력을 한 가지 더 추가합니다. 그 방사선은 아마도 계속해서 물질의 형성과 우주의 진화에 영향을 미칠 것이므로 이 놀라운 과정의 전체 의미를 연구하면 우주의 초기 순간에 대한 우리의 이해에 새로운 혁명이 일어날 수 있습니다.