새로운 중력파 검출기는 시간의 시작부터 가능한 신호를 포착한다

감지기의 범프는 새로운 물리학을 가리킬 수 있습니다. 작은 중력파 검출기에서 발견된 두 가지 흥미로운 신호는 새로운 물리학에서부터 블랙홀과 상호 작용하는 암흑 물질, 우주 시작 근처의 진동에 이르기까지 모든 종류의 이국적인 현상을 나타낼 수 있습니다. 그러나 실험의 참신함 때문에 연구자들은 어떤 종류의 발견이라도 주장하는 데 신중을 가하고 있습니다. 레이저 간섭계 중력파 관측소와 같은 시설에서는 거대한 레이저 구동 감지기를 사용하여 중력파라고 알려진 시공간 구조의 거대한 잔물결을 찾습니다. 이러한 현상은 머나먼 우주에서 블랙홀과 중성자별의 충돌로 인해 발생합니다. 이는 너무나 강력한 사건으로 시공간을 뒤흔들고 수백 마일에 달하는 파장을 내보냅니다.

 

퍼스에 있는 웨스턴오스트레일리아 대학의 물리학자 마이클 토바는 "이 거대한 천문대가 건설되기 오래전에 과학자들은 블랙홀과 중성자별이 때때로 함께 충돌해야 한다는 것을 알고 있었기 때문에 그러한 크기의 중력파가 존재했다고 의심했다"라고 말했습니다. 그는 "그러나 몇 피트에서 몇 마일 사이의 더 짧은 파장을 갖는 중력파에 대한 잘 이해된 소스는 없다"라고 덧붙였습니다. 그럼에도 불구하고 토바는 "우주에는 항상 우리가 기대하지 않는 일이 있다"라고 말했습니다.

 

최근 몇 년 동안 토바와 그의 동료가 만든 것을 포함하여 이러한 작은 중력파를 검색할 수 있는 탐지기를 구축하려는 노력이 있었습니다. 그들의 장치는 직경 1인치(3센티미터)의 수정석으로 만든 디스크와 특정 주파수에서 진동할 때마다 전기 신호를 생성하는 공진실로 구성됩니다. 토바는 설정을 특정 피치에서 울리는 종이나 공에 비유하며 "중력파가 거기에 부딪히면 그것을 자극할 것"이라고 말했습니다. 크리스탈의 울림은 전기 센서에 의해 전자기 신호로 포착됩니다. 연구원들은 탐지기를 배경 전자기장으로부터 보호하기 위해 다중 복사 차폐 뒤에 탐지기를 배치하고 장치의 열 진동을 최소화하기 위해 극도로 낮은 온도로 냉각했습니다. 153일 동안의 실험 동안 수정은 1~2초 동안 두 번 울렸습니다.

 

연구팀의 연구 결과는 8월 12일 과학 학술지에 게재되었습니다. 과학자들은 이제 이러한 결과의 원인을 알아내기 위해 노력하고 있습니다. 토바는 "우주에서 흘러들어오는 우주선이라고 불리는 하전 입자가 가능한 설명 중 하나"라고 말했습니다. 그는 "초저온으로 인해 최소화되어야 했던 이전에 알려지지 않은 결정의 열 변동 유형이 또 다른 것일 수 있다"라고 덧붙였습니다. 그러나 블랙홀 주위를 회전하고 중력파를 발산하는 액시온으로 알려진 일종의 암흑물질과 같은 이국적인 전망도 많이 있다고 연구진은 논문에서 썼습니다. 토바는 "많은 설명에는 우주의 거의 모든 아원자 입자와 힘을 설명하는 표준 모델을 넘어 이전에 알려지지 않은 물리학이 필요할 수 있다"라고 말했습니다.

 

연구에 참여하지 않은 영국 캠브리지 대학의 이론 물리학자 프란체스코 무이아는 "우주론자들은 빅뱅 직후 우주가 인플레이션이라는 기간을 겪었다고 생각하며, 이 기간 동안 크기가 기하급수적으로 팽창했다. 이 시대가 끝나면 우주는 마치 물이 끓을 때 액체에서 기체 상태로 변하는 것과 같은 상전이를 겪었을 수도 있다"라고 말했습니다. 이어 무이아는 "만약 이런 일이 일어난다면, 전이는 시공간 구조에 많은 양의 에너지를 축적하여 이 실험에서 볼 수 있는 중력파를 생성했을 수 있다"라고 덧붙였습니다.

 

그는 아직 수정에서 일어난 사건이 어떤 것인지 말할 만큼 충분한 증거가 없다고 생각하지만, 이 실험과 가까운 미래에 온라인에 공개될 다른 실험에 대해 기대하고 있습니다. 토바는 이에 동의하며 "그것이 중력파라면 좋겠지만, 누가 알겠습니까? 이제 연구원들은 이러한 탐지 기능을 갖추고 있으므로 이와 같은 센서를 더 많이 구축할 수 있다"라고 말했습니다. 여러 장치가 동시에 동일한 신호를 보는 경우 잠재적으로 우주에 있는 무언가를 가리킬 수 있으며 결정 내부의 열 변동과 같은 내부 프로세스를 배제하는 데 도움이 될 수 있습니다.