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- 새로운 학설 ; 상호 작용하는 다중 양자장이 원인

하나 이상의 암흑 에너지(dark energy)가 있을까?
물리학자들은 상호 작용하는 다중 양자장(Quantum field)을 원인으로 가정한다.

흥미로운 가설 :
지금까지 물리학자들은 우주의 팽창을 이끄는 힘인 암흑 에너지의 본질에 대해 의아해하고 있다. 최근 연구자들은 새로운 가설을 내놓았다. 이 신비한 힘은 원인으로 거슬러 올라가는 것이 아니라 상호 작용하는 여러 양자 장의 영향일 수 있다는 생각을 하게 됐다.
그 결과, 암흑 에너지가 뭉쳐 더 강한 효과를 내는 공간 영역이 있을 수 있다. 

▲ 우주 마이크로파 배경 섭동 source : NASA

우리 우주에는 중력에 대항하여 우주의 팽창을 유도하는 힘이 있어야 한다.
그러나 이 암흑 에너지가 무엇으로 구성되어 있고 정확히 어떻게 작동하는지는 완전히 알려지지 않았다. 그들의 존재조차 지금까지 순전히 이론이다.
일부 연구자들은 진공 상태의 양자 섭동이 암흑 에너지 뒤에 있을 수 있다고 추측한다.
에테르 가설의 지지자들은 힉스장과 유사한 방식으로 물질과 상호 작용할 수 있는 일종의 에너지장인 스칼라장(Scalar Field)을 생성자로 간주한다.

집중적인 조사에도 불구하고 물리학자들은 암흑 에너지 문제를 해결하는 데 그다지 가까워지지 않았다. 그러나 실험은 이미 ‘카멜레온 필드(Cameleon field; 물질의 밀도에 따라 범위가 변하는 장) ’ 또는 ‘심메트론(symmetronen; 암흑물질이 있는 스칼라 장)’을 포함해 에테르 필드의 일부 변형을 배제했다.

하나가 아닌 여러 필드

최근 새로운 가설이 발표됐다.
파리 소르본 대학의 야사 아크라미(Yashar Akrami)와 함께 일하는 연구자들은 암흑 에너지가 하나의 스칼라 장뿐만 아니라 여러 개의 상호 작용에 기반할 수 있다고 가정한다.
“우리의 관점에서 여러 장을 가진 암흑 에너지는 이론적으로 정당화될 수 있으며 특정 관찰 가능한 특성을 예측한다”고 그들은 설명했다.

그들의 모델에 따르면, 우주의 여러 시간 가변 양자 장이 서로 작용하고 최소한 물질과 상호 작용하기 때문에 암흑 에너지의 원동력이 발생한다. 이것은 고전적인 정수 가설과 결정적인 차이를 일으킨다. 단 하나의 스칼라 필드만 있으면 빛만큼 빠른 변동이 모든 불평등을 보상하므로 암흑 에너지는 거의 균질하고 모든 곳에서 똑같이 강하다.

암흑 에너지의 "덩어리“

이것은 여러 분야의 암흑 에너지와 다르다.
"여기서 고려하고 있는 모델은 클러스터를 형성할 수있는 암흑 에너지의 형태를 설명한다"고 아크라미(Akrami)와 그의 팀은 설명했다. 필드의 상호 작용으로 인해 변동이 훨씬 더 느리게 서로 균등해지므로 로컬 차이가 발생할 수 있다. 결과적으로 우주에는 더 느린 영역과 더 빠른 확장 영역이 있을 수 있다.

이러한 차이는 천문학자들이 우주 차원을 측정할 때 다른 값에 도달하는 이유를 설명 할 수 있다. 또한 최근에 다른 연구 그룹은 집중된 암흑 에너지의 존재를 제안했다.
그들은 최초의 일부 별들의 비정형적인 붕괴에 의해 만들어진 것으로 알려진 소위 암흑 에너지의 일반 물체*(GEODE:Generic Objects of Dark energy)의 존재를 가정한다.
반면에 Akrami와 그의 동료들은 전체 우주에 스며드는 암흑 에너지장이 더 가능성이 있다고 생각한다.
*암흑 에너지의 일반 물체 (GEODE 및 GEODE라고도 함)는 블랙홀을 모방하지만 대신 암흑 에너지 내부를 사용하는 비 특이 이론적 물체의 클래스를 나타낸다. 그들은 1966년에 Ioffe Physico-Technical Institute의 레닌그라드(Leningrad) 물리학자 Erast Gliner에 의해 매우 큰 별이 붕괴 된 결과라고 가정했다.

이러한 GEODE는 멀리서 보면 블랙홀처럼 보이지만, 블랙홀과는 달리 이 물체는 중력 특이점 대신 암흑 에너지를 포함한다(편집자 주)

난기류에서 감지 가능

문제는 정상적인 상황에서 이러한 필드와 상호 작용으로 인한 응집을 감지할 수 없다.
과학자들은 “물리의 질적 차이에도 불구하고 우리 모델은 표준 모델을 매우 효과적으로 모방해 배경 수준에서 구별할 수 없다”고 설명했다.

그러나 중단이 발생하면 변경된다.
그들은 이미 차세대 망원경과 측정 장비로 감지할 수 있는 암흑 에너지의 ‘뭉침’으로 이어질 수 있다. "이 기능은 우주 상수의 표준 모델에 대해 이와 유사한 암흑 에너지 모델을 테스트 할 수 있는 좋은 기회다"고 Akrami와 그의 팀이 말했다.
(Preprint, 2020, arXiv : 2008.13660)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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