The first paper by the LHC
세가지 점이 impressive.
1. 2.36 TeV 충돌은 인류가 만들어낸 최고 에너지 이벤트
2. 논문 제출->승인 (72시간), 출간 (7일, only 4 working days)
3. 그야말로 수백명의 저자로 가득찬 15페이지.
at 2010/02/19 03:40
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덧글
그리고 트후프트가 제안했고 Extra.D님이 논문으로 발표했다는 미니 블랙홀과 그리고 여분 차원에 특히 많은 관심을 가지고 있으며,
저도 결과가 어떻게 될 것인지 LHC의 가동만을 손꼽아 기다리고 있습니다.
그러다가 Extra.D님과 루이님의 블로그를 통해서 끈 이론을 공부하다가 궁금한 것도 있고 조금 이상한 것도 있어서
오늘 조금 긴 질문을 올려봅니다.
그것은 웨버(joseph weber)가 발견하려고 했고, 현재 NASA와 ESA가 공동으로 사업을 시작해서 2018년에 지구 대기권 밖의 공간에서
검출해 보려고 하는 중력파와 관련된 것입니다.
중력파 검출 방법은 두 블랙홀의 충돌이라든지 초신성폭발과 같은 천문학적인 사건이 일어날 때 중력파가 검증할 수준까지
강하게 방출한다는 것으로 알고 있습니다. 실제로 1987년에 발견된 대마젤란 은하의 초신성폭발에서 강력한 중력파가 만들어져서
지구를 흔들고 지나갔을 것으로 추측도 해 봅니다.
이와 유사하게 그렇다면 LHC 실험은 미니 초신성폭발과 다름 없는 것으로 보여지며,
두 양성자 충돌현상은 두 미니 블랙홀의 충돌로 볼 수 있지 않을까? 하는 의견입니다.
바꾸어 말하면 이 세기적 충돌실험에서 정밀한 실험장치만 주어진다면, 중력자(또는 중력파)를 검출할 가능성도 있어 보이는데,
CERN의 LHC에는 다음과 같은 실험목록만 주어져 있습니다.
위키백과에서 자료를 옮겨온 것입니다.
1. 표준 모형에서 기본입자에 질량을 부여하는 힉스 메커니즘이 실제로 일어날까?
2. 바리온들의 질량들 사이의 비율을 보다 정밀히 측정한 결과가 여전히 표준 모형과 맞아떨어질까?
3. 알려진 입자들에 대한 초대칭 짝입자(supersymmetric partner)가 존재할까?
4. 물질과 반물질 사이에 명백한 비대칭이 있는 것인가?
5. 끈 이론 등에 의해 예측된 여분 차원이 실재하는가?
6. 암흑물질과 암흑에너지의 정체는 무엇인가?
7. 중력이 다른 기본 상호작용들에 비해 터무니없이 약한 이유는 무엇일까?
8. 플랑크에너지 스케일보다 낮은 에너지로도 미니 블랙홀이 생성될 것인가(본인이 추가한 것)?
이와같이 미니 블랙홀, 힉스, 암흑물질,여분 차원으로 빠져나가는 칼루자-클라인입자, 초대칭입자 등등 수많은 실험목록이
주어져 있지만 중력자 검출장치에 대한 실험목록은 보이지 않습니다.
끈 이론에 의하면 스핀 2의 매우 큰 운동량을 가진 중력자는 여분 차원으로 빠져나가기 때문에 검출이 불가능하고,
그로써 측정된 에너지의 결핍을 통해 간접 추적이 가능하다는 것으로 알고는 있지만,
그 반대의 '경우의 수'도 고려해 보아야 되지 않겠습니까 ?
실제로 양자역학의 위치와 운동량 또는 시간과 에너지의 불확정성원리를 LHC에 적용하면 두 양성자가 충돌할 때,
거기에서 방출되는 무거운 입자(중력자)의 위치와 운동량은 확률적인 것으로도 해석할 수 있는 것으로 보여집니다.
말하자면 두 양성자가 충돌할 때 여분 차원과 불확정성원리가 옳다면 아주 짧은 시간동안 리사 랜들과 라만 선드럼이
여분 차원의 공간에 숨겨놓았다는 중력에너지를 빌려서 확률적으로는 14Tev 보다 더 큰 에너지을 가진 중력자가
낮은 차원의 공간(4차원 시공간)으로 빠져나올 가능성도 있습니다.
따라서 LHC에서 만드는 에너지의 규모가 양성자 질량의 1만4천배에 이르고 여분 차원에 존재하는 중력에너지까지 고려하면,
LHC는 끈 이론물리학자들의 주장처럼 플랑크에너지 스케일만큼 크지 않아도 미니 블랙홀도 만들 수 있기 때문에 확률적으로는
중력자 몇 개 정도는 충분히 검출될 것으로도 보여지는데, 중력자 검출장치가 CERN의 목록에 없다는 것은 혹시 이론 물리학자나
실험 물리학자들이 이 사실을 간과하고 있는 것은 아닌지(?)
아니면 이러한 생각이 이미 물리학자들에 의해 논의가 된 것인지...
그리고 만일 Atrasd에서 여분 차원에 존재하는 중력에너지를 빌려서 '강력한' 중력자가 발생한다면
그 중력자는 전하를 띤 입자와도 상호작용을 하여 몇몇의 하전입자는 자기장의 방향과도 약간 편차가 나는 중력자의 이동 방향으로
궤적을 남길 것으로도 예상이 되는데...
무식한 건지 용감한 건지 암튼 이것이 궁금해서 질문을 드려봅니다.....^
다만 중력자가 직접 검출기에 신호 형태로 잡히는 것이 아니라 중력자를 매개로한 입자 반응을 통해 중력자의 존재를 간접적으로 볼 수 있을 가능성이 보다 현실적이라 생각하고 있습니다. 스핀이 2라는 것을 측정을 통해 알아내는 것도 논의가 되고 있는데 일단 '중력 현상' 자체를 LHC가 볼 수 있다면 그것으로도 엄청난 발견이기 때문에 기대가 큽니다.
하지만 현재론 이론적인 가능성이고 그것이 실제로 자연에 실현될지 아무도 모릅니다. 물론 때문에 더욱 흥미롭다고 개인적으로 생각하고 있습니다. 무엇인가 모르던 것을 알아가는 과정이니까요.