우리가 볼 수있는 우주는 위대한 우주의 일부일뿐입니다. 은하, 별, 행성, 인간, 나무 - 모두 우주의 에너지와 물질의 5%만으로 구성됩니다. 실질적인 문제 중에서, 암흑 에너지라고 불리는 신비한 우주의 렌즈 력과는 달리, 우리가 감지 할 수있는 것들이 약 15%에 불과합니다. 나머지는 암흑 물질로 알려진 미지의 형태로 제공됩니다.
이 물질은 보거나 잡을 수 없지만 우주 학자들은 은하의 목자이기 때문에 암흑 물질이 존재한다고 확신합니다. 암흑 물질의 광대 한 후광은 우리를 포함하여 모든 은하계를 둘러싼 다. 암흑 물질은 또한 은하 클러스터가 코스모스를 진화하고 움직일 때 안내합니다.
그러나 우리는 그것이 어떻게 생겼는지, 무게의 무게 또는 그것이 어떻게 기능하는지 전혀 모른다. 수십 년 동안 물리학 자들은 깊은 지하 광산에서 국제 우주 정거장에 이르는 지역에서 암흑 물질의 입자를 찾았습니다. 모든 노력이 지금까지 비어있었습니다. 다시 말해, 우리는 우주가 무엇인지 모릅니다.
이것은 모두 매우 복잡하고 수학적으로 자극적이며 철학적으로 심오하며 Cora Dvorkin과 같은 이론가들에게 큰 재미입니다.
아르헨티나의 어린 소녀로서, Dvorkin은 Stephen Hawking을 읽고 인간이 스스로에게 물어볼 수있는 가장 큰 질문에 대해 고정했습니다. 그녀는 시카고 대학교 대학원에 다니기 위해 미국으로 이사했습니다. 이제 하버드 대학교 (Harvard University)의 이론적 우주 학자 인 Dvorkin은 그 웅장한 질문을하는 새로운 방법을 제시 한 다음 답을 찾으려고합니다. 그녀에게 우주론은 철학과 같지만 데이터가 있습니다.
Dvorkin은 일상적인 입자와 암흑 물질을 구성 해야하는 신비한 입자 사이의 관계를 조사합니다. 수년 동안, 이들 추정 입자에 대한 선호 된 후보는 약하게 상호 작용하는 거대한 입자 또는 WIMP라고 불리는 수줍음이었다. WIMP를 탐지하는 실험은 입자 자체가 아닌 전화 카드를 찾습니다. Wimp가 와서 정기적 인 문제를 해결하면 규칙적인 문제는 측정 할 수있는 방식으로 반동 할 것입니다. 매우 신중하고 큰 어려움을 겪습니다.
2013 년에 Dvorkin은 암흑 물질이 겁쟁이로 행동하지 않고 실제로 일반적인 문제에 부딪 치는 획기적인 논문 검사 시나리오를 발표했습니다. 암흑 물질과 평범한 물질은 우리가 아직 이해하지 못한 방식으로 공허를 함께 항해 할 수 있습니다. 그녀는 다가오는 실험, 차세대 지상 기반 우주 전자 레인지 배경 실험 또는 CMB-S4 로이 이론을 조사하기를 희망합니다.이 실험은 칠레 사막과 남극에 망원경 모음을 사용합니다.
.Dvorkin의 연구는 입자 물리학 및 우주론의 넥서스에 있으며, 이는 이상한 고원에 도달했습니다. 두 분야 모두 새로운 증거가 필요하며 일부 우주 학자들은 새로운 개념을 요구하고 있습니다. 과학자들은 8 년 전 Higgs Boson을 발견 한 이후, 실험은 입자 물리학의 표준 모델을 넘어서는 방법을 보여주지 않았으며, 우리의 공유 우주의 토대를 설명하는 주요 패러다임은 우리의 주요 패러다임입니다. 우주론에서도 마찬가지로 Lambda Cold Dark Matter Model (λCDM)은 암흑 에너지 (Lambda)와 암흑 물질이 있지만 그들이 무엇인지 말하지는 않습니다. Dvorkin은 그녀 가이 모든 비 응답자들에 의해 동기를 부여 받았다고 말합니다.
“우리는 우주론의 황금 시대, 우주 학적 데이터에 살고 있습니다. 현재와 다가오는 실험이 너무 많아서 놀이 공원에서 소녀가되는 것과 같습니다.”라고 그녀는 말했습니다.
Quanta Dvorkin과 철학, 과학의 패러다임 전환, 중성미자, 그리고 우주론의 황금 시대에 대답해야 할 질문에 대해 이야기했습니다. 인터뷰는 명확성을 위해 압축되고 편집되었습니다.
물리학에 어떻게 관심을 갖게 되었습니까?
내가 아주 어렸을 때, 나는 많이 읽었습니다. 내 관심에 영감을 준 책 중 하나는 간단한 시간의 역사 입니다. . 나는 아주 어렸을 때 그것을 읽었고, 우주와 관련된 질문에 대해 매우 흥분했습니다. 나는 또한 인문학, 철학 및 수학에 관심이있었습니다. 우주론에서 나는 철학적 질문에 대한 관심을 결합하여 수학을 적용하여 우주에서 일어나는 일을 연구 할 수 있음을 깨달았습니다.
우주론은 철학과 같은 것은 어떻습니까?
나는 우주론을 통해 우주 학적 관찰을 사용하여 우주에 대한 근본적인 질문에 대답하기위한 조치를 취할 수 있다는 사실을 좋아합니다. 따라서 실제 데이터를 사용하면 우주의 가장 근본적인 질문을 이해하게됩니다. 예를 들어 철학과는 반대로, 우주에 대한 근본적인 질문을하지만 데이터를 다루지는 않습니다. 우리는 너무 많은 데이터를 가지고 있습니다. 그것은 매력적입니다.
내가 찾고있는 질문입니다. 나에게, 우리가 살고있는 순간에 묻는 올바른 질문에 대한 퀘스트는 나를 몰아 넣는 것입니다.
나는 이것이 우주론의 일종의 황금 시대라고 생각합니다. 우리는 우리가 알고있는 많은 것을 가지고 있으므로 정말 좋은 질문을 할 수 있지만 주요 사항은 여전히 애매합니다.
정확히. 우주를 매우 기본 수준으로 설명하는 모델이 있지만이 모델의 주요 구성 요소를 실제로 이해하지 못합니다. 마찬가지로 Lambda-CDM의 Lambda는 무엇이며 Lambda-CDM의 CDM은 무엇입니까?
Lambda-CDM이 왜 암흑 물질이 무엇인지에 대한 주요 이론인가?
Lambda-CDM은 대규모 관측치를 매우 잘 설명합니다.
우리는이 이론을 Lyman-Alpha Forest와 함께 은하계 클러스터링으로 우주 전자 레인지 배경으로 다른 관측 가능성으로 테스트했습니다. 그리고 그들 모두는 우주론에 대한 Lambda-CDM 표준 모델에 의해 예측 된 것과 일치합니다. 건축에 의해, 다양한 암흑 물질 모델은 대규모 관찰과 잘 일치합니다. 그렇지 않으면 우리는 그것들을 사용하지 않을 것입니다.
그러나 작은 규모는 잘 측정되지 않았으므로 다른 시나리오를 테스트하기위한 비옥 한 근거를 제공합니다.
그래서 우리는 어떻게 작은 규모로 테스트합니까?
수년에 걸쳐 연구 그룹과 함께, 우리는 중력 렌즈를 작은 규모에서 암흑 물질의 프로브로보고 있습니다.
우리가 일하는 것은 Galaxy-Galaxy 렌즈입니다. 그래서 당신은 배경 은하와 중력 때문에 빛을 편향시키는 전경 은하를 가지고 있다는 것입니다. 전경 은하는 일반적인 상대성에 따라 시공간 직물을 변형시키기 때문에 소스에서 나오는 빛을 편향시킵니다.
그래서 우리의 관점에서 볼 때, 우리가 보는 것은 하늘의 아크가 배경 은하의 렌즈 이미지 인 아크입니다. 그리고 우리는 렌즈를하는 은하계가 덩어리 또는 매끄럽지 만요. 우리는 통계적 방식으로 암흑 물질의 덩어리를 찾으려고 노력합니다. 우리는 또한 기계 학습 방법을 사용하여 이러한 덩어리를 직접 탐지하는 작업을 수행했으며 이러한 기계 학습 방법이 매우 성공적이라는 것을 알았습니다.
.당신은 당신이하는 탐지를 우주의 소규모 변동에 매핑 할 수 있으며, 다른 암흑 물질 이론에 한계를 가할 수 있습니다. 예를 들어, 암흑 물질이 "따뜻한"경우 더 빨리 움직입니다. 따뜻한 암흑 물질은 소규모 공간에서 작은 규모로 덩어리를 쓰는 것이 중요하지 않습니다. 대조적으로 차가운 암흑 물질은 작은 규모로 더 많은 물질이 있습니다. 따라서 다른 암흑 물질 시나리오에 제한을두기 시작할 수 있습니다.
지난 수십 년 동안 Dark Matter에서 우리가 있었던이 사고 방식에서 우리를 데려 오기 위해 새로운 것을 필요로합니까? 우리는 일종의 고정입니까?
우리가 붙어있는 것은 아닙니다. 반대로, 지난 몇 년 동안 나오는 많은 새로운 아이디어가 있습니다. 우주론을 통해, 당신은 암흑 물질의 본질을 간접적으로 탐구 할 수 있으며, 이는 다양한 유형의 모델에 많은 관심을 가져다줍니다.
따라서 새로운 이론적 모델과 테스트하는 새로운 방법을 만듭니다.
예, 정확히. 특히 CMB-S4와 같은 다가오는 실험에서는 실험 설계에 참여하여 물리학의 중요한 기본 질문에 대한 중요한 답변을 얻을 수있었습니다. 매우 재미 있습니다.
이 물건에 대해 젊은 사람들과 이야기 할 때 어떻게 재미 있다고 어떻게 전달합니까? 당신이하는 일과 이것이 왜 그렇게 중요한지에 대해 무엇을 말합니까?
나는 특히 과학자 또는 다른 대표 그룹이 되고자하는 여성이나 어린 소녀들에게 대화를하는 것을 좋아합니다. 그 대화에서 분명히 나는 기술적 인 언어를 사용하지 않지만 우리가 묻는 질문에 대한 탐구와 답을 찾기위한 탐구를 전달하려고 노력합니다. 우리는 우리가 사는 곳이 어떻게 작동하는지 이해하고 싶습니다. 그것은 단지 인간의 품질 일뿐입니다. 우리는 사물을 이해하는 것을 좋아합니다.
답을 찾기 위해, 당신은 백만 개의 새로운 질문을 열었으며 그것이 항상 작동하는 방식입니다. 우리는 무언가에 대한 답을 얻으려고 노력하며, 정확한 답을 얻지 못할 것입니다. 우리는 답변에 접근 할 것입니다. 퍼즐 조각을 올바른 장소에있게하려는 것과 같습니다. 정확히 맞지는 않지만 우리는 접근합니다. 그리고 우리가 접근하는 동안, 더 많은 질문이 열려 있습니다. 그것은 과학을하는 특성입니다. 그것은 질문의 세계를 열어줍니다. 더 많이 알수록 더 많은 질문을 할 수 있고 점점 더 궁금합니다.
나는 최근에 초기 과학에 대해 많은 글을 썼으며 메소포타미아의 문화에서부터 갈릴레오와 그의 친구들에 이르기까지 다양합니다. 그리고 그들이 얼마나 많이 배웠는지, 얼마나 빨리 배웠는지에 대해 배우는 것은 재미 있습니다. 그리고 나는 그것이 지금도 같은 방식 인 것 같습니다. 50 년 전에 암흑 물질에 대해 방금 배웠고 20 년 전만해도 암흑 에너지에 대해 배웠다는 것을 잊기 쉽습니다. 이것은 정말 새로운 것입니다!
응. 우리가 실제로 살고있는 순간과 관련하여 맥락에 빠지기가 매우 어렵다고 생각합니다. 우리 시대에 살고있는 시대의 상황에서 현대의 발견에 대해 논의하기는 어렵습니다. 우리가 과거에 대해 이야기 할 때 맥락을 마련하는 것이 더 쉽습니다. 그러나 당신이 말했듯이, 암흑 물질은 50 년 전에 발견되었으며 20 년 전에 암흑 에너지가 발견되었습니다. 인류의 역사에 비해 너무 오래 걸리지 않았습니다.
이런 것들과 암흑 물질의 본질에 대해 정말로 당신에게 설득력있는 이론이 있습니까?
나는 좋아하는 이론이 없다. 요즘의 대부분의 작업과 아마도 처음부터 아마도 모델 독립적 인 방법에 대한 암흑 물질에 대한 학습 방법에 의존합니다. 예를 들어, 요즘 저는 중력 렌즈를 사용하여 소규모의 암흑 물질에 대해 배우려고 노력하고 있습니다. 그리고 그 아름다움은 어두운 섹터와 표준 모델 사이의 특정 커플 링에 의존하지 않는다는 것입니다. 특히 어떤 이론에도 의존하지 않고도 매핑하려고합니다. 일반적으로 대부분의 작업은 모델 독립적 인 암흑 물질 프로브 또는 모델링 독립적 인 프로브에 의존합니다. 그래서, 나는 좋아하는 이론이 없습니다.
나는 중성미자를 매우 좋아합니다. 작년에 중성미자 질량과 우주론에 관한 논문을 이끌었습니다. 중성미자의 주요 흥미로운 점 중 하나는 표준 모델을 넘어서 새로운 물리학에 대한 유일한 증거라는 것입니다.
2013 년 논문과 데이트를 한 일부 작업은 암흑 물질이 WIMP가 아닌 다른 가능성을 탐구합니다. 이러한 다른 입자는 어떤 모습일까요? 그리고 일반적인 문제와 어떻게 상호 작용할 것인가?
우리는 더 가벼운 질량을 고려하고 더 높은 단면을 고려합니다. 단면은 충돌 동안 입자가 주어진 각도에 의해 편향 될 확률을 설명합니다.
이 시나리오의 입자는 정기적 인 물질을 가진 단면이 Wimp의 단면보다 훨씬 높기 때문에 wimp가 아닙니다. 그것은 표준 메커니즘과는 달리 암흑 물질을 생산하기 위해 멸절시키는 표준 모델 입자의 연약한 상호 작용에 의해 생성되는 입자 일 수있다.
.이 입자가 많은 것들이 될 수 있기 때문에 약어와 특별한 이름은 없습니다.
나는 우리가 다음에 어디로 향하고 있는지 묻고 끝내고 싶었다. 우리가 알지 못하는이 모든 중요한 근본적인 질문이 있습니다. 근본적인 질문에 실제로 답변하는 다음 거대하고 매력적인 발견이 무엇이라고 생각하십니까?
다음 혁신이 무엇인지 말해 주면 거짓말을 할 것입니다. 그러나 우리가 가진 현재와 다가오는 실험 노력의 수를 확실히 확신합니다. 우리는 향후 10 년 동안 어두운 부문에 대해 훨씬 더 많이 배울 것입니다. 내 말은 정말 인상적 일 것입니다. 나는 우리가 암흑 물질의 본질에 대해 많은 것을 배울 것이라고 생각합니다. 우리는 중성미자 특성에 대해 많은 것을 배울 것입니다. 그래서 저는 암흑 물질과 어둠의 분야에서 더 일반적으로, 우리는 향후 10 년 동안 많은 진전을 이룰 것이라고 생각합니다. 다양한 전선에서 진행할 수있는 분야입니다.
