□ 연구개요 본 연구에서는 우주 상수의 문제에 접근하는 새로운 방법 중의 하나로써 아직은 발견되지 않은 자연계의 작은 값과 우주 상수를 연결 짓는 방법을 상정 하고, 그에 대한 가능성으로 광자의 정지질량을 제안하였다. 그렇게 하여 이처럼 작은 광자의 정지질량을 우주상수의 기원으로 가정하고 대응되는 이론적인 모형을 구축한 후 우주론적인 관측 자료와 모순이 없도록 하는 광자의 정지질량을 제시할 것이다. 더 나아가 우주상수와 광자의 정지질량 사이의 관계식을 하나의 자연의 원리로 정립할 수 있는지를 탐구하기 위하여 이와 관련된 여러 주제에 대해서 연구를 할 것이다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구과제에서는 FRW 시공간에서 광자의 정지질량을 기술하는 이론적인 모형을 제안하여 암흑에너지를 기술 하였으며, 우주론적인 관측 자료와의 비교를 통해 가능한 광자의 정지질량을 예측하였다. 구체적인 모형은 FRW 시공간에서 stueckelberg mechanism을 통하여 게이지 불변인 이론적인 모형을 고려한 후, 배경진화 방정식을 바탕으로 임계점에 대한 조사를 수행하였으며, 암흑 에너지가 광자의 정지질량에 의하여 주어질 수 있다는 것을 확인하였다. 그리고 광자의 정지질량에 의하여 주어진 암흑에너지는 초기 우주의 경우 radiation과 같은 비율로 진화를 한다는 사실을 알았으며, 이러한 초기 조건이 radiation보다 작기만 하면 관측 적으로 문제가 없다는 점에서 장점으로 판단이 된다. 또한, 물질 우세시기의 경우 암흑 에너지의 감소 비율이 점점 줄어들어 최종적으로는 암흑 에너지가 우세하게 되는 시기가 형성이 되어 현재의 가속 팽창하는 우주를 설명할 수 있다는 점을 확인 하였다. 이러한 모형으로부터 Type Ia supernovae, Baryon acoustic oscillation, Cosmic microwave background radiation 그리고 Hubble parameters의 관측 데이터를 바탕으로 모형 파라미터의 확률적 분포를 확인해 본 결과 10
-27ev정도임을 확인하였다. □ 연구개발결과의 중요성 본 연구의 핵심은 ‘광자의 정지질량을 가정하여 우주론적인 문제를 해결할 수 있는가‘이다. 이러한 접근 방식으로 암흑에너지의 근원에 대한 해명 및 미세조정의 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대를 한다. 물론 가정한 광자의 정지질량의 크기는 매우 작을 것이지만, 물리학적으로는 매우 중요하며 근본적인 질문과도 연결이 되는 내용이다. 또한 광자의 정지질량을 예측함에 있어서 기존의 방법과는 다르게 우주론적인 관측 자료를 사용했다는 점에서 새로운 방법으로 활용될 수 있을 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 3p)
- 연구책임자 : 권세연
- 주관연구기관 : 성균관대학교
- 발행년도 : 20200600
- Keyword : 1. 암흑에너지;광자의 정지질량; 2. stueckelberg mechanism;