시간의 시작을 보고 싶어 중력파를 사용한 물리학자들

물리학자들은 중력파를 사용하여 시간의 시작을 보고 싶어 합니다.

중력파는 공간 구조의 잔물결입니다. 초기 우주에서 발생한 파동은 그곳에서 발생한 현상에 대한 중요한 정보를 전달할 수 있습니다. 중력파로 알려진 시공간의 잔물결은 빅뱅 직후인 시간의 새벽에 비밀을 밝히는 데 도움이 될 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔습니다. 물리학자들은 이곳 지구상의 핵융합로를 사용하면 원시 중력파에 대해 더 많은 것을 배울 수 있다고 말합니다.

 

새로운 연구에서 물리학자들은 중력파와 물질이 어떻게 상호 작용하는지에 대한 이론적 모델을 만들기 위해 핵융합로 내부의 플라즈마를 통해 전자기파가 어떻게 이동하는지를 제어하는 방정식을 사용했습니다. 그러면 시간의 가장 초기 순간에 대한 더 나은 그림이 드러날 수 있습니다. 빅뱅 직후, 우주에는 강력한 중력파를 우주로 보내는 뜨겁고 밀도가 높은 원시 플라즈마 수프가 우주에 스며들었습니다.

 

이 고대 중력파는 우주 전체에 퍼져 오늘날에도 여전히 존재해야 합니다. 따라서 우주 초기에 물질과 중력파가 서로에게 미친 상호 영향은 양쪽 모두에 관찰 가능한 흔적을 남길 것입니다. 관찰 가능한 흔적을 거꾸로 살펴보면 초기 기간에 대한 더 나은 그림을 얻을 수 있습니다. 프린스턴대 대학원생 디펜 가그는 "초기 우주를 직접 볼 수는 없지만 당시의 중력파가 오늘날 우리가 관찰할 수 있는 물질과 방사선에 어떤 영향을 미쳤는지 살펴보면 간접적으로 볼 수 있을 것"이라고 말했습니다.

 

중력이 큰 문제

아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면, 거대한 물체는 주위 공간을 변형시켜 중력적으로 상호 작용하고, 빛의 속도로 이동하는 중력파라고 불리는 시공간 파문을 생성합니다. 지금까지 물리학자들은 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)와 같은 검출기를 사용해 블랙홀 충돌에서 생성되는 중력파를 찾아냈습니다.

 

이러한 우주 대격변은 가장 강력한 중력파를 생성하며 진공 상태에서 충돌 지역에서 지구로 이동합니다. 즉, 물리학자는 이를 설명하기 위해 빈 공간에서 이러한 잔물결의 물리학을 모형화하기만 하면 됩니다. 그러나 우주가 초기 단계에 있었을 때 엄청난 양의 물질이 움직이며 원시 플라즈마를 통해 전파되어야 하는 중력파를 생성했으며, 이는 파동과 상호 작용하여 모양과 궤적을 변경했습니다.

 

이 원시 플라즈마가 고대 중력파에 어떤 영향을 미쳤는지 계산하기 위해 가그와 그의 감독자 일리아 도딘은 물질이 이동할 때 공간의 기하학이 어떻게 변하는지 설명하는 아인슈타인의 상대성 이론 방정식을 주의 깊게 분석했습니다. 물질의 물리적 특성에 대한 특정 단순화된 가정하에서 중력파와 물질이 서로 어떻게 영향을 미치는지 계산할 수 있습니다.

 

연구팀은 플라즈마 내 전자기파 전파에 대한 방정식의 일부를 기반으로 했습니다. 이 과정은 별표면 아래뿐만 아니라 지구의 핵융합로에서도 발생합니다. 가그는 "우리는 기본적으로 중력파 문제를 해결하기 위해 플라즈마 파동 기계를 설치했습니다"라고 말했습니다.

 

과학자들이 중력파와 원시 플라즈마가 서로에게 미칠 수 있는 측정 가능한 효과를 계산하기 위한 중요한 단계를 밟았지만 여전히 해야 할 일이 많습니다. 과학자들은 고대 중력파가 오늘날 어떤 모습일지 더 잘 이해하기 위해 여전히 더 정확하고 상세한 계산을 해야 합니다.

 

가그는 "현재 몇 가지 공식이 있지만 의미 있는 결과를 얻으려면 더 많은 노력이 필요합니다"라고 결론지었습니다.