암흑 물질은 생명을 가지고 있습니까?

비록 우리는 평범한 물질이 우주 에너지의 약 20 대와 물질에 의해 운반되는 총 에너지의 6 분의 1만을 차지한다는 것을 알고 있지만 (나머지 부분을 구성하는 암흑 에너지)는 일반적인 문제가 진정으로 중요한 구성 요소라고 생각합니다. 우주 학자를 제외하고는 거의 모든 사람들의 관심이 일반적인 물질 구성 요소에 중점을두고 있으며, 에너지 회계에 따라 크게 무의미하다고 생각했을 수도 있습니다.

우리는 물론 우리가 사는 실질적인 세상과 마찬가지로 물건으로 만들어 졌기 때문에 평범한 문제에 대해 더 관심을 갖습니다. 그러나 우리는 또한 상호 작용의 풍부함 때문에주의를 기울입니다. 일반적인 물질은 전자기, 약한 및 강한 핵무기를 통해 상호 작용합니다. 우리 세계의 가시적 인 문제를 복잡하고 밀도가 높은 시스템을 형성합니다. 별뿐만 아니라 바위, 바다, 식물 및 동물은 평범한 물질이 상호 작용하는 자연의 비방 적 힘에 대한 존재를 빚지고 있습니다. 맥주의 작은 백분쪽 알코올 함량은 나머지 음료보다 훨씬 더 많은 회전 자에게 영향을 미치는 것처럼, 일반적인 물질이지만, 에너지 밀도의 적은 비율을 가지고 있지만 그 주변은 그 자체로 영향을 미치는 것보다 훨씬 눈에 띄게 주변 환경에 영향을 미칩니다.

친숙한 가시 물질은 특권 비율 (즉, 15 %)의 물질로 생각할 수 있습니다. 비즈니스 및 정치에서 상호 작용하는 1 %는 의사 결정과 정책을 지배하는 반면, 인구의 나머지 99 %는 건물을 유지하고 도시를 운영하고 사람들의 테이블에 음식을 얻는 것과 같은 인프라와 지원을 덜 인정하는 인프라와 지원을 제공합니다. 마찬가지로, 평범한 문제는 우리가 눈에 띄는 거의 모든 것을 지배하는 반면, 암흑 물질은 풍요와 편재로 클러스터와 은하를 만들고 별 형성을 촉진하는 데 도움이되었지만 오늘날의 주변 환경에 제한된 영향을 미칩니다.

인근 구조의 경우 일반적인 문제가 담당합니다. 그것은 우리 몸의 움직임, 우리 경제를 주도하는 에너지 원, 컴퓨터 화면 또는이 글을 읽고있는 종이, 기본적으로 생각하거나 돌볼 수있는 모든 것을 담당합니다. 무언가가 측정 가능한 상호 작용을 가지고 있다면, 주위에 무엇이든 훨씬 더 즉각적인 영향을 미칠 것이기 때문에주의를 기울일 가치가 있습니다.

일반적인 시나리오에서 암흑 물질에는 이러한 유형의 흥미로운 영향과 구조가 부족합니다. 일반적인 가정은 암흑 물질은 은하와 은하 클러스터를 함께 유지하는“접착제”이지만 주변의 비정질 구름에만 존재한다는 것입니다. 그러나이 가정이 사실이 아니고 그것은 우리의 편견과 무지, 즉 가장 편견의 모든 근본 이후에 우리를이 잠재적으로 오도하는 길을 내려 놓았습니까?

표준 모델에는 6 가지 유형의 쿼크, 3 가지 유형의 하전 된 렙톤 (전자 포함), 3 종의 중성미자, 힘을 담당하는 모든 입자 및 새로 발견 된 Higgs Boson이 포함됩니다. 똑같이 부자가 아니라면 암흑 물질의 세계도 합리적으로 부유하다면 어떨까요? 이 경우, 대부분의 암흑 물질은 무시할 수 없을만큼만 상호 작용하지만, 작은 물질의 작은 구성 요소는 일반적인 물질의 사람들을 연상시키는 힘으로 상호 작용할 것입니다. 표준 모델의 입자와 힘의 풍부하고 복잡한 구조는 세계의 흥미로운 현상을 야기합니다. 암흑 물질이 상호 작용 구성 요소가 있다면이 분수도 영향력이있을 수 있습니다.

우리가 암흑 물질로 만든 생물이라면, 우리는 일반적인 물질 분야의 입자가 모두 같은 유형이라고 가정하는 것이 매우 잘못 될 것입니다. 아마도 우리는 평범한 물질 사람들이 비슷한 실수를 저지르고 있습니다. 우리가 알고있는 물질의 가장 기본적인 구성 요소를 설명하는 입자 물리학의 표준 모델의 복잡성을 고려할 때, 모든 암흑 물질이 한 가지 유형의 입자로 구성되어 있다고 가정하는 것은 매우 이상하게 보입니다. 대신 암흑 물질의 일부가 자신의 힘을 경험한다고 가정하지 않겠습니까?

이 경우, 일반적인 물질이 다른 유형의 입자로 구성되고 이러한 기본 빌딩 블록은 다른 전하 조합을 통해 상호 작용하는 것처럼, 암흑 물질은 다른 빌딩 블록을 가질 것이며, 이러한 독특한 새로운 입자 유형 중 적어도 하나는 비방 적 상호 작용을 경험할 것입니다. 표준 모델의 중성미자는 강력하거나 전기 힘으로 상호 작용하지 않지만 6 가지 유형의 쿼크는 그렇습니다.

비슷한 방식으로, 어쩌면 한 가지 유형의 암흑 물질 입자는 중력을 제외하고는 연약하거나 상호 작용이 없지만, 그 중 일부 (5 %)를 경험합니다. 우리가 평범한 문제의 세계에서 본 것에 기초하여, 아마도이 시나리오는 아마도 매우 약하거나 비 2 번의 상호 작용 암흑 물질 입자의 일반적인 가정보다 훨씬 더 가능성이 높습니다.

외교 관계에있는 사람들은 다른 나라의 문화를 함께 모을 때 실수를합니다. 우리 자신의 분명한 다양한 사회를 보여주지 않습니다. 좋은 협상가가 다른 문화를 동등한 발판에 놓으려고 시도 할 때 한 사회의 한 부문의 우선 순위를 가정하지 않는 것처럼, 편견없는 과학자는 어둠의 물질이 평범한 문제만큼 흥미롭지 않다고 가정해서는 안되며 반드시 우리 자신과 비슷한 다양성이 부족하다고 가정해서는 안됩니다.

과학 작가 인 Corey S. Powell, Discover 연구에 대한 보고서 잡지는 자신이“가벼운 쇼비 니스트”라고 발표함으로써 그의 작품을 시작했고, 다른 모든 사람들도 사실을 지적했다. 이를 통해 그는 우리가 익숙한 물질의 유형을 가장 중요하고 가장 복잡하고 흥미로운 것으로 본다는 것을 의미했습니다. 코페르니 카 혁명에 의해 당신이 생각했을지도 모른다는 것은 믿음의 유형입니다. 그러나 대부분의 사람들은 그들의 관점과 우리의 중요성에 대한 확신이 외부 세계와 일치한다고 가정하는 데 지속됩니다.

일반적인 물질의 많은 구성 요소는 서로 다른 상호 작용을 가지고 있으며 다른 방식으로 세상에 기여합니다. 따라서 암흑 물질도 다른 행동을 가진 다른 입자를 가질 수 있는데, 이는 다른 행동으로 우주의 구조에 영향을 줄 수있는 방식으로 우주의 구조에 영향을 줄 수 있습니다.

부분적으로 부분적으로 상호 작용하는 암흑 물질을 처음 연구 할 때, 나는 평범한 물질만이 다양한 입자 유형과 상호 작용을 나타내는 것으로 가정 할 때 실제로 아무도 잠재적 인 오류를 고려하지 않았다는 사실에 놀랐습니다. 몇몇 물리학 자들은“거울 암흑 물질”과 같은 모델을 분석하려고 시도했는데,이 모델은 일반적인 물질에 대한 모든 것을 모방하는 암흑 물질을 특징으로합니다. 그러나 이와 같은 모범은 다소 구체적이고 이국적이었습니다. 그들의 의미는 우리가 아는 모든 것과 화해하기가 어려웠습니다.

소규모 물리학 자 공동체는 더 일반적인 암흑 물질의 일반적인 모델을 연구했습니다. 그러나 그들은 심지어 모든 암흑 물질이 동일하고 따라서 동일한 힘을 경험했다고 가정했습니다. 아무도 대부분의 암흑 물질이 상호 작용하지는 않지만 그 중 일부는 그 중 일부가 될 수 있다는 매우 간단한 가능성을 허용하지 않았습니다.

한 가지 잠재적 인 이유가 분명 할 수 있습니다. 대부분의 사람들은 추가 구성 요소가 암흑 물질 인벤토리의 작은 부분만을 구성하는 경우 새로운 유형의 암흑 물질이 가장 측정 가능한 현상과 관련이 없을 것으로 기대합니다. 더 작은 구성 요소를 가진 자신과 관련하여 암흑 물질의 지배적 인 구성 요소를 관찰하지 못했다.

그러나 평범한 물질이 암흑 물질의 에너지의 약 20 %에 불과하다는 것을 기억할 때, 본질적으로 우리 대부분의 사람들에게주의를 기울이는 것은이 논리가 어디에 있는지 알 수 있습니다. 더 강력한 비자기 세력을 통해 상호 작용하는 물질은 더 많은 양의 연약한 상호 작용 물질보다 더 흥미롭고 영향력이있을 수 있습니다.

우리는 이것이 일반적인 문제에 대해 사실임을 알았습니다. 평범한 물질은 별, 행성, 지구 및 생명조차도 형성 될 수있는 밀도가 높은 물질 디스크로 무너지기 때문에 빈약 한 풍요 로움을 감안할 때 부당하게 영향을 미칩니다. 반드시 풍성한 것은 아니지만 하이 어둠의 구성 요소는 붕괴 될 수 있습니다. 별 같은 물체로 조각 할 수도 있습니다. 이 새로운 디스크 유사 구조는 원칙적으로 관찰 될 수 있으며, 거대한 구형 후광에서 더 확산되는 기존의 지배적 인 콜드 암흑 물질 성분보다 더 접근하기 쉽다.

이 라인을 따라 생각하기 시작하면 가능성이 빠르게 증가합니다. 결국, 전자기는 표준 모델 입자에 의해 경험되는 몇몇 비자 저지력 중 하나 일뿐입니다. 전자를 핵에 결합시키는 힘 외에도, 우리 세계의 표준 모델 입자는 약하고 강한 핵무기를 통해 상호 작용합니다. 평범한 물질의 세계에는 여전히 더 많은 힘이있을 수 있지만, 지금까지 접근 가능한 에너지에서 극도로 약해야했지만 아무도 아무도 그들에 대한 징후를 관찰하지 못했습니다. 그러나 3 개의 비정상적 인 세력의 존재조차도 상호 작용하는 어두운 부문도 어두운 전자기 외에는 다른 비방 적 힘을 경험할 수 있음을 시사합니다.

아마도 핵 유형의 힘은 전자기 유형과 더불어 어두운 입자에 작용한다. 이 더 풍부한 시나리오에서, 어두운 별은 핵 연소를 거쳐 지금까지 설명한 어두운 문제보다 일반적인 물질과 더 유사하게 행동하는 구조를 만들 수 있습니다. 이 경우 어두운 디스크는 어두운 원자로 구성된 어두운 행성으로 둘러싸인 어두운별로 채워질 수 있습니다. 더블 디스크 암흑 물질은 평범한 물질의 복잡성을 모두 가질 수 있습니다.

부분적으로 상호 작용하는 암흑 물질은 확실히 추측을위한 비옥 한 땅을 만들고, 우리가 가질 수없는 가능성을 고려하도록 격려합니다. 작가와 영화 관람객은 특히 어두운 부문에서 이러한 추가 힘과 결과가 매우 유혹적인 시나리오를 찾을 것입니다. 그들은 아마도 우리 자신과 공존하는 어두운 생명을 제안 할 것입니다. 이 시나리오에서, 다른 애니메이션 생물과 싸우는 일반적인 애니메이션 생물이 아니라, 드문 경우에 그들과 협력하는 드문 경우, 암흑 물질 생물의 군대는 스크린을 가로 질러 행진하고 모든 행동을 독점 할 수있었습니다.

그러나 이것은보기에는 너무 흥미롭지 않을 것입니다. 문제는 영화 촬영 가이 어두운 삶을 촬영하는 데 어려움을 겪을 것이라는 점입니다. 물론 우리와 그들에게는 보이지 않습니다. 어두운 생물이 거기에 있었더라도 (그리고 아마도 그들은 있었을 수도 있습니다) 우리는 알지 못할 것입니다. 당신은 Dark Matter Life가 얼마나 귀여운지 전혀 모른다. 그리고 당신은 거의 확실하지 않을 것입니다.

어두운 삶의 가능성에 대해 추측하는 것은 재미 있지만, 그것을 관찰하는 방법을 알아 내거나 더 간접적 인 방식으로 그 존재를 감지하는 것은 훨씬 어렵습니다. 외계 행성 검색이 진행 중이고 열심히 노력하고 있지만 우리와 같은 것들로 구성된 삶을 찾는 것은 어려운 일입니다. 그러나 그것이 존재한다면 어두운 삶에 대한 증거는 먼 영역에서 평범한 삶에 대한 증거보다 훨씬 더 애매 할 것입니다.

우리는 최근에 마침내 거대한 블랙홀에서 중력파를 보았습니다. 우리는 어두운 생물이나 심지어 어두운 생물 군대의 중력 효과를 감지 할 가능성이 거의 없거나 전혀 없다.

이상적으로, 우리는 어떻게 든이 새로운 부문과 의사 소통하거나 독특한 방식으로 우리와 일치하도록하기를 원합니다. 그러나이 새로운 삶이 우리와 같은 힘을 경험하지 않으면 그것은 일어나지 않을 것입니다. 비록 우리가 중력을 공유하더라도, 작은 물체 나 생명 형태로 가해지는 힘은 거의 확실하게 너무 약해서 탐지하기에는 거의 약합니다. 은하수 비행기 전체에 걸쳐 디스크처럼 매우 큰 어두운 물체 만 눈에 띄는 결과를 초래할 수 있습니다.

어두운 물체 나 어두운 생명은 매우 가까울 수 있습니다. 그러나 어두운 물건의 순 질량이 크지 않다면 우리는 알 수있는 방법이 없을 것입니다. 현재의 최신 기술 또는 현재 상상할 수있는 기술이 있더라도 매우 전문화 된 가능성 만 테스트 할 수 있습니다. "Shadow Life"는 흥미 진진한 결과, 반드시 눈에 띄는 결과를 가져야 할 것은 아니며,이를 감각적 인 가능성이지만 관찰에 대한 면역력이 있습니다. 공정하게 어두운 삶은 큰 질서입니다. 공상 과학 작가들은 그것을 만드는 데 아무런 문제가 없을 수도 있지만, 우주는 극복해야 할 더 많은 장애물이 있습니다. 가능한 모든 화학 물질 중에서, 얼마나 많은 사람들이 생명을 유지할 수 있는지는 매우 불분명하며, 심지어 필요한 환경의 유형을 알 수 없습니다.

그럼에도 불구하고, 어두운 생명은 원칙적으로 우리의 코 바로 아래에있을 수 있습니다. 그러나 세상의 문제와 더 강한 상호 작용이 없으면 파티 나 싸우거나 활발하거나 불활성이 될 수 있으며 결코 알지 못할 것입니다. 그러나 흥미로운 점은 어두운 세상에서 (삶과 관련이든 아니든 상호 작용이 있다면 구조에 미치는 영향이 궁극적으로 측정 될 수 있다는 것입니다.  그리고 우리는 어둠의 세계에 대해 많은 것을 배울 것입니다.

Lisa Randall은 Harvard University의 과학 교수 인 Frank B. Baird, Jr.로 이론적 입자 물리학 및 우주론을 연구합니다. @lirarandall

책 암흑 물질과 공룡에서 Lisa Randall에 의해. Lisa Randall의 Copyright @ 2015. HarperCollins Publishers의 각인 인 Ecco의 허가에 의해 재 인쇄되었습니다.