.Astrophysicists Discover a Mysterious Perfect Explosion in Space – “It Makes No Sense”
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.Astrophysicists Discover a Mysterious Perfect Explosion in Space – “It Makes No Sense”
천체물리학자들이 우주에서 불가사의한 완벽한 폭발을 발견하다 – “말도 안 돼”
주제:코펜하겐 대학교 By 코펜하겐 대학교 2023년 2월 16일 Kilonova 예술적 일러스트레이션 킬로노바의 예술적 삽화. 출처: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science)
중성자별이 충돌하면 최근까지 믿었던 것과는 반대로 완전한 구 모양의 n 폭발 을 일으킵니다 . 이것이 어떻게 가능한지는 여전히 수수께끼이지만, 이 발견은 기초 물리학과 우주 의 나이 측정 에 대한 새로운 열쇠를 제공할 수 있습니다 . 이 발견은 코펜하겐 대학의 천체 물리학자들에 의해 이루어졌으며 Nature 저널에 게재되었습니다 .
두 개의 중성자 별이 서로 궤도를 돌다가 마침내 충돌할 때 발생하는 거대한 폭발인 Kilonovae는 블랙홀 에서 손가락에 있는 금반지의 원자와 우리 몸의 요오드에 이르기까지 우주의 크고 작은 것들을 생성하는 역할을 합니다. . 그것들은 우주에서 가장 극단적인 물리적 조건을 야기하며, 우주가 금, 백금 및 우라늄과 같은 주기율표의 가장 무거운 원소를 생성하는 것은 이러한 극한 조건 하에서입니다. 그러나 우리는 여전히 이 폭력적인 현상에 대해 모르는 것이 많습니다. 2017년 1억4000만 광년 떨어진 곳에서 킬로노바가 감지됐을 때 과학자들이 상세한 데이터를 수집할 수 있었던 것은 이번이 처음이다.
놀라운 발견을 한 코펜하겐 대학의 Albert Sneppen과 Darach Watson을 포함하여 전 세계의 과학자들은 여전히 이 거대한 폭발의 데이터를 해석하고 있습니다. “붕괴되기 전에 서로 1초에 100번 공전하는 두 개의 초밀집성 별이 있습니다. 우리의 직감과 이전의 모든 모델은 충돌 에 의해 생성된 폭발 구름이 평평하고 다소 비대칭적인 모양을 가져야 한다고 말합니다 . 그렇기 때문에 그와 그의 연구 동료들은 2017년의 킬로노바가 전혀 그렇지 않다는 사실에 놀랐습니다. 그것은 완전히 대칭적이며 완벽한 구형에 가까운 모양을 가지고 있습니다. “아무도 폭발이 이런 모습일 것이라고 예상하지 못했습니다.
-공처럼 구형이라는 것은 말이되지 않습니다. 그러나 우리의 계산은 그것이 사실임을 분명히 보여줍니다. 이것은 아마도 우리가 지난 25년 동안 고려해온 킬로노바의 이론과 시뮬레이션에 중요한 물리학이 부족하다는 것을 의미할 것입니다.”라고 Niels Bohr Institute의 부교수이자 이 연구의 두 번째 저자인 Darach Watson은 말합니다. 킬로노바에 소개 중성자별은 주로 중성자로 구성된 매우 작은 별입니다. 일반적으로 직경이 약 20km에 불과하지만 무게는 태양의 1.5배에서 2배입니다. 중성자별 물질 1티스푼의 무게는 에베레스트산만큼 나갑니다. 두 개의 중성자별이 충돌하면 킬로노바 현상이 일어난다. 이것은 합병이 만들어내는 거대한 폭발의 이름입니다. 이것은 엄청난 속도로 팽창하는 방사성 불덩어리이며 대부분 병합과 그 여파로 형성된 무거운 원소(가벼운 원소와 매우 무거운 원소 모두)로 구성되어 우주로 방출됩니다. 이 현상은 1974년에 예측되었고 2013년에 처음으로 명확하게 관찰되고 확인되었습니다.
2017년에는 LIGO ( 미국)와 Virgo(유럽) 탐지기가 중력 측정에 감각적으로 성공하면서 처음으로 킬로노바의 상세한 데이터를 얻었습니다. 1억 4천만 광년 떨어진 은하계에 있던 킬로노바 AT2017gfo의 파동 . 구형은 미스터리 그러나 킬로노바가 어떻게 구형이 될 수 있는지는 정말 수수께끼입니다. 연구원들에 따르면, 예상치 못한 물리학이 작용해야 합니다. “폭발을 구형으로 만드는 가장 가능성이 높은 방법은 폭발의 중심에서 엄청난 양의 에너지가 분출되어 비대칭적일 모양을 부드럽게 만드는 것입니다. 따라서 구형은 예상하지 못한 충돌의 핵심에 많은 에너지가 있음을 알려줍니다.”라고 Albert Sneppen은 말합니다.
중성자별이 충돌하면 잠시 동안 하나의 초거대 중성자별이 된 후 블랙홀로 붕괴 됩니다 . 연구자들은 이 붕괴에 많은 비밀이 숨겨져 있는지 추측합니다. “별이 블랙홀로 붕괴하면서 초거대 중성자별의 막대한 자기장이 방출되는 순간 일종의 '자기폭탄'이 만들어지는 것 같다. 자기 에너지의 방출로 인해 폭발의 물질이 더 구형으로 분포될 수 있습니다. 이 경우 블랙홀의 탄생은 매우 활발할 수 있습니다.”라고 Darach Watson은 말합니다.
구형 폭발 그림 구형 폭발의 그림입니다. 크레딧: 앨버트 스네펜
그러나 이 이론은 연구원의 발견의 또 다른 측면을 설명하지 않습니다. 이전 모델에 따르면 생성되는 모든 원소는 철보다 무겁지만 금이나 우라늄과 같은 매우 무거운 원소는 스트론튬이나 크립톤과 같은 가벼운 원소와 킬로노바의 다른 위치에서 생성되어야 하며 추방되어야 합니다. 다른 방향으로. 반면 연구원들은 더 가벼운 요소만 감지하고 공간에 고르게 분포되어 있습니다. 따라서 그들은 아직 많이 알려지지 않은 수수께끼의 기본 입자인 중성미자도 이 현상에서 중요한 역할을 한다고 믿습니다. “대체 아이디어는 초거대 중성자 별이 사는 밀리초 안에 엄청난 수의 중성미자를 포함하여 매우 강력하게 방출한다는 것입니다. 중성미자는 중성자를 양성자와 전자로 변환하여 전체적으로 더 가벼운 요소를 생성할 수 있습니다. 이 아이디어에도 단점이 있지만 우리는 중성미자가 우리가 생각했던 것보다 훨씬 더 중요한 역할을 한다고 믿습니다.”라고 Albert Sneppen은 말합니다. 새로운 우주 통치자 폭발의 모양도 완전히 다른 이유로 흥미롭습니다.
“천체 물리학자들 사이에서는 우주가 얼마나 빨리 팽창하고 있는지에 대해 많은 논의가 있습니다. 속도는 무엇보다도 우주의 나이를 알려줍니다. 그리고 그것을 측정하기 위해 존재하는 두 가지 방법은 약 10억년 정도 차이가 있습니다. 여기서 우리는 보완할 수 있고 다른 측정에 대해 테스트할 수 있는 세 번째 방법을 가질 수 있습니다.”라고 Albert Sneppen은 말합니다. 소위 "우주 거리 사다리"는 오늘날 우주가 얼마나 빨리 성장하고 있는지 측정하는 데 사용되는 방법입니다. 이것은 사다리에서 가로대 역할을 하는 우주의 서로 다른 물체 사이의 거리를 계산하여 간단히 수행됩니다.
다락 왓슨과 앨버트 스네펜 오크 왓슨과 앨버트 스네펜. 신용: 오크 왓슨
"만약 그것들이 밝고 대부분 구형이라면, 그리고 우리가 그것들이 얼마나 멀리 떨어져 있는지 안다면, 우리는 독립적으로 거리를 측정하는 새로운 방법, 즉 새로운 종류의 우주 통치자로서 킬로노바를 사용할 수 있습니다."라고 Darach Watson은 말합니다. “여기서 모양이 무엇인지 아는 것이 중요합니다. 구형이 아닌 물체가 있는 경우 보는 각도에 따라 물체가 다르게 방출되기 때문입니다. 구형 폭발은 훨씬 더 정밀한 측정을 제공합니다.” 그는 이것이 더 많은 kilonovae의 데이터가 필요하다고 강조합니다. 그들은 LIGO 관측소가 앞으로 몇 년 동안 더 많은 킬로노바를 감지할 것으로 기대합니다.
참조: Albert Sneppen, Darach Watson, Andreas Bauswein, Oliver Just, Rubina Kotak, Ehud Nakar, Dovi Poznanski 및 Stuart Sim의 "킬로노바 AT2017gfo/GW170817의 구형 대칭", 2023년 2월 15일, Nature . DOI: 10.1038/s41586-022-05616-x 분석은 2017년 킬로노바 AT2017gfo의 데이터에 대해 수행되었습니다. 해당 데이터는 이전의 중력파 분석과 결합된 유럽 남부 천문대 초대형 망원경의 X-슈터 분광기의 자외선, 광학 및 적외선 입니다 . , 전파 및 허블 우주 망원경 의 데이터 . 이 연구는 최근 ERC Synergy 보조금을 받은 HEAVYMETAL 협력 의 중요한 초기 결과입니다 . 다음 연구자들이 작업에 기여했습니다. Cosmic Dawn Center의 Albert Sneppen과 Darach Watson / 코펜하겐 대학교 Niels Bohr Institute ; Andreas Bauswein 및 Oliver Just, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, 독일; 핀란드 투르쿠 대학의 Rubina Kotak; 이스라엘 Tel Aviv University 의 Ehud Nakar 및 Dovi Poznanski ; 영국 벨파스트 퀸스 대학교 의 스튜어트 심 .
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메모 2302170539 나의 사고실험 oms 스토리텔링
샘플링 oms는 중성자 별들 smola와 블랙홀 vix가 존재하는 곳이다. 중력장이 존재한다는 가설()의 정의역이 설정되었다.
여기서 중성자 별들이 smola간의 충돌은 샘플링 qoms 양자장에서 일어난다. 비로소 무거운 원소들이 탄생하는 복굴절 단위이다. 허허.
qoms을 관찰하기전 까지 두개의 vixer는 정의되지 않았다. 그래서 어떤 이유에서는 양자장 에너지의 전달이 존재하였다는 증거이다. 중력장과 양자장은 샘플링 oms.qoms 에서 에너지를 전달하는 상호작용하는 것으로 가정해보는 ()정의역이 설정된다.
- Are quantum fields real or are they simply computational tools? These three experiments show that if energy is real, so are quantum fields.
-Entanglement Across Space We usually think of quantum physics as bringing about the uncertainty and "quantity" inherent in the particles that exist in our universe, but these effects inevitably lead to fields that permeate all space beyond the particles themselves. expands to include The particle itself. (Credit: Aalto University) Key Takeaways Quantum field theory, developed from the late 1920s through the 1940s and beyond, assumed that not only the particles were fundamental, but also the quantum fields underlying them. For decades, scientists have debated whether quantum fields actually exist, or whether they are simply useful computational tools for explaining the behavior of observable particles. However, many separate experiments in recent years appear to have addressed the issue. Quantum fields carry energy and can be observed. If energy is real, so are quantum fields.
2.) Vacuum birefringence. In regions with very strong magnetic fields, the empty space itself should become magnetized even though it is not physically "created". Because the quantum field in that region of space will feel the influence of the external field. In real space, pulsars actually provide these natural laboratories. It creates a magnetic field billions of times larger than the most powerful electromagnets we've built in laboratories on Earth. As light passes through this highly magnetized space, it must consequently be polarized, even if it is not perfectly polarized to begin with.
-Prediction of this effect, known as vacuum birefringence, goes back to Werner Heisenberg. But it wasn't until 2016 when a team observed the surprisingly "quiet" neutron star RX J1856.5-3754 located 400 light-years away. This marked the faintest object for which polarization was measured, but the degree of linear polarization was large and significant at 16%. This polarization cannot be explained without the amplifying effect of vacuum birefringence in the empty space surrounding this pulsar. Once again, the effects of quantum fields appear in clear and measurable locations.
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memo 2302170539 my thought experiment oms storytelling
The sampling oms is where the neutron stars smola and the black hole vix exist. The domain of the hypothesis ( ) that a gravitational field exists has been established.
Here, collisions between neutron stars and smolas occur in the sampling qoms quantum field. It is a birefringent unit where heavy elements are finally born. haha.
Until we observed qoms, the two vixers were undefined. So, for some reason, it is evidence that the transfer of quantum field energy existed. A ()domain is established in which the gravitational field and the quantum field are assumed to interact to transfer energy at sampling oms.qoms.
Samplea.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sampleb. qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000-mser.2
0010000001
sample b.poms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
sample c.oss (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
.3 independent proofs that quantum fields carry energy
양자장이 에너지를 운반한다는 3가지 독립적인 증거
-양자장은 실제입니까, 아니면 단순히 계산 도구입니까? 이 3가지 실험은 에너지가 실제라면 양자장도 실제임을 보여줍니다.
-공간을 가로지르는 얽힘 우리는 일반적으로 양자 물리학이 우리 우주에 존재하는 입자에 내재된 불확실성과 "양자성"을 가져오는 것으로 생각하지만, 이러한 효과는 필연적으로 입자 자체를 넘어 모든 공간에 스며드는 장을 포함하도록 확장됩니다. 입자 자체.( 제공 : 알토 대학교) 주요 테이크 아웃 1920년대 후반부터 1940년대 이후까지 발전된 양자장 이론은 입자뿐만 아니라 그 밑에 깔린 양자장도 근본적이라고 가정했습니다. 수십 년 동안 과학자들은 양자 장이 실제로 존재하는지, 아니면 단순히 관찰 가능한 입자의 행동을 설명하는 데 유용한 계산 도구인지에 대해 논쟁했습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 많은 별도의 실험이 문제를 해결한 것으로 보입니다. 양자 장은 에너지를 운반하며 이는 관찰할 수 있습니다. 에너지가 실제라면 양자장도 마찬가지입니다. 에단 시겔 FEBRUARY 16, 2023
물리학과 철학의 교차점에 바로 나타나는 가장 큰 질문 중 하나는 당혹스러울 만큼 간단합니다. 무엇이 진짜인가? 일반상대성이론이 말하는 시공간을 배경으로 현실은 존재하는 입자로만 표현되는 것일까? 이러한 독립체를 입자로 설명하는 것이 근본적으로 잘못된 것입니까? 그리고 그것들을 일종의 혼성 파동/입자/확률 함수로 간주해야 합니까? 현실의 각 "양자"에 대한 보다 완전한 설명입니다. 아니면 근본적으로 우리가 일반적으로 상호 작용하는 "양자"가 해당 필드의 여기의 예일 뿐인 모든 존재를 뒷받침하는 필드가 있습니까? 양자역학이 등장했을 때 이전에는 다음과 같이 잘 정의된 것으로 생각되었던 양이 다음과 같이 실현되었습니다. 입자의 위치와 운동량, 시간의 에너지와 위치, 그리고 우리가 가지고 있는 세 공간 차원 각각의 각운동량, 더 이상 값을 할당할 수 없으며 어떤 값을 가질 수 있는지에 대한 확률 분포만 있습니다. 이 기이함은 그 자체로 현실의 본질에 대해 많은 논쟁을 불러일으켰지만, 곧 양자장의 도입으로 상황은 더욱 기이해졌습니다. 여러 세대 동안 물리학자들은 양자 장이 실제로 실제인지 아니면 단순히 계산 도구인지에 대해 논쟁했습니다. 거의 100년이 지난 지금, 우리는 그들이 에너지를 운반한다는 한 가지 분명한 이유 때문에 그것들이 진짜라는 것을 확신합니다. 우리가 알아낸 방법은 다음과 같습니다. 불확실성 하이젠베르크 위치 모멘텀 이 다이어그램은 위치와 운동량 사이의 고유한 불확실성 관계를 보여줍니다. 하나가 더 정확하게 알려지면 다른 하나는 본질적으로 정확하게 알 수 없습니다. 에너지와 시간, 두 수직 방향의 스핀 또는 각위치와 각운동량을 포함한 다른 쌍의 켤레 변수도 이와 동일한 불확실성 관계를 나타냅니다. ( 제공 : Maschen/Wikimedia Commons)
양자장 이론은 원래 이해되었던 양자 역학의 불일치 때문에 생겨났습니다. "위치" 및 "운동량"과 같은 물리적 속성을 단순히 소유한 입자의 고유한 속성인 양이 아닌 양자 역학을 통해 하나를 측정하는 것이 본질적으로 다른 하나에 불확실성을 유발한다는 것을 이해할 수 있었습니다. 우리는 더 이상 그것들을 "속성"으로 취급할 수 없고, 가능한 결과 세트의 확률이 무엇인지만 알 수 있는 양자 역학 연산자로 취급할 수 있습니다. 위치 및 운동량과 같은 것의 경우 이러한 확률 분포는 시간 의존성을 갖습니다. 즉, 측정할 가능성이 있는 위치 또는 소유한 입자가 추론하는 운동량은 시간에 따라 변하고 진화할 것입니다. 그러나 이것은 우리가 아인슈타인의 상대성 이론을 이해하고 나면 피할 수 없는 또 다른 문제에 부딪쳤습니다. 시간의 개념은 서로 다른 참조 프레임에서 관찰자마다 다릅니다. 물리 법칙은 상대론적으로 불변이어야 하며, 당신이 어디에 있고 얼마나 빨리(그리고 어떤 방향으로) 움직이는지에 관계없이 동일한 답을 제공해야 합니다. 속도 부스트 불변 이론이 상대론적으로 불변하지 않는다면 서로 다른 위치와 운동을 포함하는 서로 다른 참조 프레임은 서로 다른 물리 법칙을 보게 될 것입니다(그리고 현실에 대해 동의하지 않을 것입니다). 우리가 '부스트' 또는 속도 변환에서 대칭을 갖는다는 사실은 보존된 양, 즉 선형 운동량을 가지고 있음을 알려줍니다. 이론이 모든 종류의 좌표 또는 속도 변환 하에서 불변이라는 사실은 로렌츠 불변성으로 알려져 있으며 모든 로렌츠 불변 대칭은 CPT 대칭을 보존합니다. 그러나 C, P 및 T(및 CP, CT 및 PT 조합)는 모두 개별적으로 위반될 수 있습니다. 양자 역학의 원래 공식에는 이러한 특성이 없었습니다. ( 출처 : Creation/Wikimedia Commons)
문제는 슈뢰딩거 방정식으로 설명된 것과 같은 구식 양자 역학이 서로 다른 참조 프레임에서 관찰자에 대해 서로 다른 예측을 산출한다는 것입니다. 상대론적으로 불변하지 않습니다! 다음을 포함하여 상대론적으로 불변하는 방식으로 물질의 양자 거동을 설명하는 첫 번째 방정식이 작성되기까지는 수년 간의 개발이 필요했습니다. spin-0 입자에 적용된 Klein-Gordon 방정식, 스핀-½ 입자(전자와 같은)에 적용되는 Dirac 방정식, 스핀-1 입자(광자와 같은)에 적용되는 Proca 방정식. 일반적으로 각 입자가 생성하는 필드(예: 전기장 및 자기장)를 설명하면 각 양자가 해당 필드와 상호 작용합니다. 그러나 필드를 생성하는 각 입자가 위치 및 운동량과 같은 본질적으로 불확실한 속성을 가지고 있을 때 어떻게 하시겠습니까? 이 파동처럼 퍼져 있는 전자가 생성하는 전기장은 단일 지점에서 발생하고 맥스웰 방정식의 고전 법칙을 따르는 것으로 간단히 취급할 수 없습니다. 이것이 우리가 단순한 양자 역학에서 양자 장 이론 으로 발전하도록 만든 것입니다 . 양자 장 이론은 특정 물리적 특성을 양자 연산자로 승격시키는 것뿐만 아니라 장 자체를 양자 운영자로 승격시켰습니다. 양자 입자 양자 우주를 생각할 때 우리는 일반적으로 파동과 같은 특성을 나타내는 개별 입자를 생각합니다. 그러나 사실 그것은 이야기의 일부일 뿐입니다. 입자는 양자일 뿐만 아니라 그들 사이의 장과 상호 작용도 마찬가지입니다. ( 제공 : Jefferson Lab/DOE)
양자 장 이론을 사용하면 (위치 및 운동량과 같은 "입자 연산자" 외에도) 필드 연산자를 사용하여 다음을 설명할 수 있으므로 이미 관찰된 엄청난 수의 현상이 이해가 되었습니다. 입자-반입자 생성 및 소멸, 방사성 붕괴, 전자(및 뮤온)의 자기 모멘트에 대한 양자 보정, 그리고 훨씬 더. 그러나 이러한 양자 장은 진정으로 우리의 현실을 구성하는 입자에 대한 수학적 설명에 불과했습니까, 아니면 실제로 그 자체가 실제였습니까? 어떤 것이 "진짜"인지 아닌지에 대한 이 질문에 대답하는 한 가지 방법은 그것으로 무엇을 할 수 있는지 묻는 것입니다. 물론 기본 장 자체를 측정할 수는 없지만, 그로부터 에너지를 추출하는 것과 같은 일을 할 수 있다면 "일"(즉, 힘의 적용을 통해 질량을 특정 거리만큼 이동시키는 것)을 수행하거나 동축하는 데 사용하십시오. 양자 장 이론에 고유한 명확하고 관찰 가능한 서명을 생성하는 구성으로 "진짜"를 증명할 수 있습니다. 2023년 초 현재 우리는 이미 양자장이 실제로 매우 현실적이라는 세 가지 독립적인 경험적, 실험적 증거를 가지고 있습니다. 도체 전기장 라인 전하가 같고 반대인 두 도체가 있는 경우 공간의 모든 지점에서 전기장과 강도를 계산하는 것은 고전 물리학의 연습 문제입니다. 양자역학에서는 입자가 전기장에 어떻게 반응하는지 논의하지만 전기장 자체도 양자화되지 않습니다. 이것이 양자역학 공식화의 가장 큰 결점인 것 같다. ( 제공 : Geek3/Wikimedia Commons) 1.)
-카시미르 효과 . 이론적으로 모든 공간에 스며드는 전자기력, 약력, 강한 핵력 등 모든 유형의 양자장이 있습니다. 이 필드를 시각화하는 한 가지 방법은 가능한 모든 다른 파장의 일련의 양자 변동 또는 파동을 상상하는 것입니다. 일반적으로 빈 공간에서 이러한 파장은 모든 값을 가질 수 있으며 공간의 "영점 에너지" 또는 빈 공간의 "바닥 상태"라고 부르는 것은 가능한 모든 기여의 합계에서 발생합니다. 그러나 주어진 공간 영역에서 가능한 파동과 파장의 종류를 제한하는 장벽을 설정하는 것을 상상할 수 있습니다. 물리학에서 우리는 일반적으로 이러한 제약 조건을 "경계 조건"이라고 부르며 이를 통해 라디오 및 텔레비전 신호를 포함한 모든 종류의 전자기 현상을 제어할 수 있습니다. 1948년에 물리학자 Hendrik Casimir는 두 개의 평행 전도판이 서로 매우 가깝게 유지되는 구성을 설정한다면 판 외부에서 "허용 가능한" 파동 모드가 무한할 것이지만 판 내부에서는 모드의 하위 집합이 허용됩니다. 카시미르 효과 여기에 두 개의 평행 전도판에 대해 설명된 카시미르 효과는 전도판 내부에서 특정 전자기 모드를 제외하고 전도판 외부에서는 허용합니다. 결과적으로 1940년대에 Casimir가 예측하고 1990년대에 Lamoreaux가 실험적으로 확인한 것처럼 판이 끌어당깁니다. ( 출처 : Emok/Wikimedia Commons)
그 결과 순전히 그들 사이의 양자장의 효과로 판에 작용하는 내부 및 외부 힘에 차이가 있을 것이며 특정 힘은 정확한 구성에 따라 달라집니다. 카시미르 효과가 존재해야 한다는 것이 일반적으로 받아들여졌지만 측정하기가 매우 어려웠습니다. 고맙게도 Casimir가 제안한 지 49년 후에 실험이 마침내 따라잡았습니다. 1997년 Steve Lamoreaux는 하나의 평판과 매우 큰 구체의 단면을 활용하여 둘 사이의 카시미르 효과를 계산하고 측정하는 실험을 고안했습니다. 보라, 실험 결과는 작은 오류와 불확실성만 포함된 이론적 예측과 95% 이상의 정밀도로 일치했습니다. 2000년대 초반부터 카시미르 효과는 평행판 사이에서 직접 측정되었으며 통합 실리콘 칩은 심지어 복잡한 형상 사이에서도 카시미르 힘을 측정하는 것으로 입증되었습니다. 양자장이 "실제"가 아니라면, 이 매우 실제적인 효과는 설명 없이 존재할 것입니다. 진공 복굴절 전자기파가 강한 자기장으로 둘러싸인 소스에서 멀어지면 빈 공간의 진공에 대한 자기장의 영향, 즉 진공 복굴절로 인해 편광 방향이 영향을 받습니다. 올바른 특성을 가진 중성자별 주위의 편광의 파장 의존 효과를 측정함으로써 양자 진공에서 가상 입자의 예측을 확인할 수 있습니다. ( 제공 : NJ Shaviv/Sciencebits) 2.)
-진공 복굴절 . 매우 강한 자기장이 있는 지역에서는 빈 공간 자체가 물리적으로 "만들어지지" 않았음에도 불구하고 자화되어야 합니다. 공간의 해당 영역에 있는 양자장이 외부 필드의 영향을 느낄 것이기 때문입니다. 실제 우주에서 펄서는 실제로 이러한 자연 실험실을 제공합니다. 지구상의 실험실에서 우리가 만든 가장 강력한 전자석보다 수십억 배 더 큰 자기장을 생성합니다. 빛이 이 고도로 자기화된 공간을 통과할 때, 그 빛은 처음부터 완전히 편광되지 않았더라도 결과적으로 편광되어야 합니다. 진공 복굴절로 알려진 이 효과의 예측은 Werner Heisenberg까지 거슬러 올라갑니다. 그러나 2016년 한 팀이 400광년 떨어진 곳에 위치한 놀랍도록 "조용한" 중성자별 RX J1856.5-3754를 관찰하기 전까지는 관측되지 않았습니다. 이것은 편광이 측정된 가장 희미한 물체를 표시했지만 선형 편광의 정도는 16%로 크고 중요했습니다. 이 펄서를 둘러싼 빈 공간에서 진공 복굴절의 증폭 효과 없이는 이 편광을 설명할 수 없습니다. 다시 한 번, 양자장의 효과는 명확하고 측정 가능한 위치에 나타납니다. 진동 효과 이론적으로 슈윙거 효과는 충분히 강한 전기장이 존재할 때 (전하를 띤) 입자와 그에 상응하는 반입자가 양자 진공, 즉 빈 공간 자체에서 분리되어 현실이 된다는 것입니다. 1951년 Julian Schwinger가 이론화한 이 예측은 처음으로 양자 아날로그 시스템을 사용한 탁상 실험에서 검증되었습니다. ( 제공 : Matteo Ceccanti와 Simone Cassandra) 3.)
-슈윙거 효과 . 자기장 대신 매우 강한 전기장이 있다고 상상해보십시오. 지구에서 만들 수 있는 것보다 훨씬 더 강한 것. 자기 분극 대신 양자 진공은 전기적으로 분극화됩니다. 전하가 배터리 또는 다른 전압 소스의 반대쪽 끝으로 이동하는 것과 같은 방식입니다. 천체 물리학자 Ethan Siegel과 함께 우주를 여행하세요. 구독자는 매주 토요일 뉴스레터를 받게 됩니다. 모든 배를 타고! * 로 표시된 필드는 필수입니다. 이메일 빈 공간의 깊이 내에서 모든 유형의 양자 요동이 발생합니다. 여기에는 드물지만 중요한 입자-반입자 쌍 생성이 포함됩니다. 가장 가벼운 하전 입자는 전자와 그에 상응하는 반물질인 양전자이며, 이들은 또한 전기장이 있는 상태에서 (질량이 낮기 때문에) 가장 많이 가속되는 입자입니다. 일반적으로 이러한 입자-반입자 쌍은 감지되기 전에 "무"로 다시 소멸됩니다. 그러나 전기장의 세기를 충분히 높이면 아마도 전자와 양전자는 서로를 다시 찾을 수 없을 것입니다. 그들이 존재하는 양극화된 빈 공간. 그래핀 슈윙거 효과 그래핀은 많은 매력적인 특성을 가지고 있지만 그 중 하나는 독특한 전자 밴드 구조입니다. 컨덕션 밴드와 가전자 밴드가 있으며 밴드 갭이 0으로 중첩되어 정공과 전자가 모두 나타나고 흐를 수 있습니다. ( 출처 : K. Kumar 및 BC Yadav, Advanced Science, Engineering and Medicine, 2018)
이론적으로 중성자별 내부의 매우 강한 환경은 이러한 필드를 달성해야 하며 아인슈타인의 가장 유명한 방정식인 E = mc² 를 통해 전기장 에너지에서 새로운 입자-반입자 쌍을 만들 수 있습니다 . 그러나 우리는 그러한 환경에서 실험을 수행할 수 없으며 지구에서 그러한 조건을 재현할 수도 없습니다. 그 결과 대부분의 연구자들은 슈윙거 효과를 테스트하는 아이디어를 포기했습니다. 하지만 2022년 초, 한 연구팀이 어쨌든 해냈습니다. 여러 층의 재료가 주기적인 구조를 만드는 초격자( superlattice) 로 알려진 그래핀 기반 구조를 활용함으로써 이 연구의 저자는 전기장을 적용하고 양전자의 응축 물질 아날로그인 전자 및 "정공"의 자발적 생성을 유도했습니다. , 기본 적용된 전기장에서 에너지를 훔치는 대가로. 관찰된 전류를 설명할 수 있는 유일한 방법은 전자와 "정공"의 자발적 생산이라는 추가 프로세스를 사용하는 것이었고 프로세스의 세부 사항은 1951년으로 거슬러 올라가 Schwinger의 예측과 일치했습니다 . qcd 입자 반입자 시각화 QCD의 시각화는 입자/반입자 쌍이 Heisenberg 불확실성의 결과로 매우 짧은 시간 동안 양자 진공에서 어떻게 튀어나오는지를 보여줍니다. 양자 진공은 빈 공간 자체가 그렇게 비어 있는 것이 아니라 우리 우주를 설명하는 양자장론이 요구하는 다양한 상태의 모든 입자, 반입자, 장으로 채워져 있어야 한다는 점에서 흥미롭다. 이 모든 것을 합치면 빈 공간이 실제로 0보다 큰 영점 에너지를 가지고 있음을 알 수 있습니다. ( 제공 : Derek B. Leinweber)
물론 1947년 램 시프트(Lamb shift)를 처음 관측한 이래로 양자장이 처음부터 실제적이어야 했다고 주장할 수도 있습니다. 수소의 2s 오비탈에 있는 전자는 2p 오비탈에 있는 전자와 매우 약간 다른 에너지 준위를 차지합니다. , 상대론적 양자 역학에서도 발생하지 않았습니다. Lamb -Retherford 실험은 Schwinger, Feynman, Tomonaga 등에 의해 최초의 현대 양자장 이론인 양자 전기역학이 개발되기 전부터 이를 밝혀냈습니다. 그럼에도 불구하고 이미 관찰된 효과를 사실 이후에 설명하는 것보다 관찰되기 전에 효과를 예측하는 데에는 매우 특별한 것이 있습니다. 이것이 다른 세 가지 현상이 양자장 이론을 공식화하기 위한 초기 추진력과 구별되는 이유입니다. 더 큰 우주에 대한 한 가지 가능한 연결은 우주의 가속 팽창을 유발하는 암흑 에너지의 관찰된 효과가 0에 대한 작지만 양의 0이 아닌 값이 있는 경우 우리가 기대하는 것과 동일하게 행동한다는 사실입니다. 빈 공간의 포인트 에너지. 2023년 현재 우주의 영점 에너지를 계산하는 것은 물리학자의 현재 능력을 넘어섰기 때문에 이것은 여전히 추측입니다. 그럼에도 불구하고 양자 장은 에너지를 전달하고 우주 내의 빛과 물질에 계산 가능하고 측정 가능한 영향을 미치기 때문에 실제적인 것으로 간주되어야 합니다. 아마도 자연이 친절하다면 우리는 훨씬 더 깊은 연결을 발견하는 순간에 있을지도 모릅니다.
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