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astronomy

음압이 척력을 발생시킨다.

사용자 글래스애니멀 2019. 10. 10. 10:43

우주 급팽창

 

1970년대에 우주론 학자들은 대폭발설에 따는 갖가지 수수케기와 씨름하고 있었다. 이를 풀어보려고 앨런 구스는

양자론에서 추측된 결과들 때문에 초기 우주의 한 단계에서 급팽창(inllation)이 발생했으리라는 이론을 내놓았다.
대폭발설과 관련된 문제 가운데 하나는 대통일 이론(GUT)에서 비롯했다. 그것은 대폭발 후 몇 분의 1초 동(중력을 제외한)우주의 힘들이 생겨난 방식을 설명하는 이론이었다. GUT에서는 당시 높은 온도 때문에 이른바 자기 단극[자극(磁極)이 한 가지뿐인 입자] 같은 기이한 특징들이 생겨났으리라고 추측했다. 하지만 우주가 생각보다 빨리 식었음을 시사하는 증거는 하나도 발견 되지 않았다.

 

대폭발에서는 현재 우주에서 보이지 않는 특징들을 추측한다.

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대폭발 후 우주의 첫 단계는 아마 인플레이션으라는 급팽장의 기간이었을 것이다.

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급팽창으로 우주의 여러 특징을 설명할 수 있지만, 그 이론이 옳다는 증거는 없다.

 

두 번째 문제는 우주가 놀랍도록 ‘평탄하다’는 사실에서 비못했다. 그 사실은 우주가 ‘일반적 인’ 유클리드 기하학에

따라 팽 창함을 의미한다. 평탄한 우주는 초기 우주의 밀도가 특정 임계 수치 와 일치한 경우에만 발생했을 것이다.

그 밀도가 그보다 조금만 높거나 낮았더라면, 굽은 우주가 생겨났을 것이다.
마지막 문제는 지평선 문제였다. 관측가능한 우주의 가장자리 에서 오는 빛은 우주의 전 생애가 걸려서 지구에 도착해왔다. 과학자들은 빛의 빠르기가 일정하므로 그런 빛이 우주의 반대편 가장자리에 비칠 시간이 없었으리라는 점을 알고있다. 따라서 그런 우주의 가장자리들 사이에서 빛, 에너지, 물질이 오고 간 적이 한 번도 없었다면, 왜 우주는 어느 쪽이든 다 그토록 비슷비슷하게 보이는가 하는 수수께끼가 남게 된다. 그런 문제들에 대한 구스의 이론적 해법은 초기 우주가 가짜 진공이라는 양자 효과로 급팽창했으리라고 보는 것이었다. 그런 가짜 진공에서는 우주가 팽창함에 따라 양
의 물질에너지가 만들어지며 증가 중인 중력 에너지(일종의 음의 에너지)와 균형을 이루었다. 대폭발 후의 첫 10_35초 

동안 우주는 100차례에 걸쳐 크기가 두 배로 증가, 아원자 입자의 10억 분의 1만 한 크기에서 구슬만 한 크기로 변했다. 의미인즉 맨 처음에 우주의 가장자리들은 서로 섞이며 균일해질 만큼 서로 가까웠다는 것인데,그렇다면 지평선 문제가 해결된다. 급팽창기에 우주는 빛의 속도보다 빠르게 팽창했다(빛의 속도는 우주 공간 안에서 의 제한 속도일 뿐이 
다). 급팽창의 결과로 우주는 빨리 식었고(따라서 gut 문제가 해결된다),오늘날 보이는 균일성을 띠게 됐다. 마지막으로,급팽창은 우주의 밀도가 평탄 우주에 필요한 값에 이름에 따라 끝나세 됐다. 2014년에 남극에서 BICHPiSfe 전파 

망원경을 사용하고 있던 한 연구진은 우주 급팽창론과 부합하는 파동을 우주 공간에서 검출했다고 보고했으나,곧 그 주장을 철회했다. 우주 급 팽창론은 아직 증명되지 않았지만,현재로서는 대폭발과 관련된 가장 유력한 이론이다.

 

앨런 구스

뉴저지 주에서 태어난 앨런 구스는 1972년에 박사학위를 받고 소립자 물리학을 전문으로 하면서 쿼드(기본입자)에 대한 연구를 계속했다. 1970년대 말까지 그는 MIT, 프린스턴, 컬럼비아, 코넬, 스탠퍼드 대학에서 일하며 미국 곳곳에서 장기직 교수를 물색했다. 컬럼비아 대학에 있을때 구스는 1974년 주장된 대통일 이론에 흥미를 느꼈다.

그가 급팽창론을 전개하기 시작한 것은 1978년에 코넬 대학에서 우주의 평탄성 문제와 GUT관련 문제에 대해 알게 된후였다. 그 후 스탠퍼드 대학에 있을 때 그는 지평선 문제를 접하고서 1981년에 그의 유명항 이론을 발표하기에 이르렀다.

그는 지금 MIT에 교수로 있으면서 우주 급팽창의 증거를 찾는 연구를 돕고 있다. 

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