거울 물질

Mirror matter
반물질이나 거울의 우주와 혼동하지 말 것.

물리학에서, 그림자 물질 또는 앨리스 물질이라고도 불리는 거울 물질은 일반 [1]물질에 대한 가상의 반대물이다.

개요

현대 물리학은 반사, 회전, 번역의 세 가지 기본적인 공간 대칭을 다룬다.알려진 소립자는 회전 및 변환 대칭을 존중하지만 거울 반사 대칭(P 대칭 또는 패리티라고도 함)은 존중하지 않습니다.네 가지 기본 상호작용, 즉 전자성, 강한 상호작용, 약한 상호작용, 그리고 중력 중에서 오직 약한 상호작용만이 패리티를 파괴한다.

약한 상호작용에서의 패리티 위반은 1956년 Tsung Dao Lee와 Chen Ning[2] Yang에 의해 ▲- 퍼즐의 해결책으로 처음 가정되었다.이들은 약한 교호작용이 패리티에서 불변하는지 여부를 검정하기 위해 여러 가지 실험을 제안했습니다.이 실험들은 반년 후에 수행되었고, 그들은 알려진 입자들의 약한 상호작용이 패리티를 [3][4][5]위반한다는 것을 확인했다.

그러나 모든 입자가 거울 파트너를 가지도록 입자 함량이 확대되면 패리티 대칭은 자연의 기본적인 대칭으로 복원될 수 있습니다.현대적 형태의 이론은 1991년에 [6]기술되었지만, 기본적인 생각은 [2][7][8]더 거슬러 올라간다.거울 입자는 일반 입자와 같은 방식으로 상호 작용하지만, 일반 입자가 왼손으로 상호 작용을 하는 경우를 제외하고는 거울 입자는 오른손으로 상호 작용을 합니다.이렇게 해서 거울 반사 대칭이 자연의 정확한 대칭으로 존재할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 만약 "거울" 입자가 모든 일반 입자에 존재한다면 말입니다.패리티는 힉스 [9][10]전위에 따라 자연스럽게 깨질 수도 있습니다.깨지지 않은 패리티 대칭의 경우 입자의 질량은 미러 파트너와 동일하지만, 깨진 패리티 대칭의 경우 미러 파트너는 더 가볍거나 무겁습니다.

거울 물질은 존재한다면 일반 물질과 강도가 약하게 상호작용할 것이다.이것은 거울 입자 사이의 힘이 거울 보손에 의해 매개되기 때문입니다.중력자를 제외하고, 알려진 어떤 보손도 거울의 파트너와 같을 수 없습니다.거울 물질이 중력 이외의 힘을 통해 일반 물질과 상호작용할 수 있는 유일한 방법은 거울 보손과 일반 보손의 동적 혼합을 통해서이다.이러한 상호작용은 매우 약할 수 있습니다.따라서 거울 입자는 우주에서 [11][12][13][14][15]추측되는 암흑물질의 후보로 제시되어 왔다.

다른 맥락에서[which?], 거울 물질은 전기 약 대칭 파괴의 원인이 되는 효과적인 힉스 메커니즘을 발생시키기 위해 제안되었습니다.이러한 시나리오에서 미러 페르미온은 추가 상호작용을 하기 때문에 질량이 1TeV 정도이며, 미러 보손의 일부는 일반 게이지 보손과 동일합니다.위의 모델들과[which?] 이 모델의 차이를 강조하기 위해, 이러한 미러 입자들은 보통 [16][17]카톱트론이라고 불립니다.

관측 효과

풍부

팽창기 동안 거울 물질은 관측할 수 없을 정도로 낮은 밀도로 희석될 수 있었다.셸던 글래쇼는 일반 입자와 거울 입자와 강하게 상호작용하는 높은 에너지 규모의 입자가 존재한다면, 방사 보정은 광자와 거울 [18]광자 사이의 혼합으로 이어질 것이라는 것을 보여주었다.이 혼합은 거울 전하를 매우 적은 양의 일반 전하를 주는 효과가 있습니다.광자-거울 광자 혼합의 또 다른 효과는 포지트로늄과 미러 포지트로늄 사이의 진동을 유발한다는 것이다.포지트로늄은 거울 포지트로늄으로 변했다가 거울 광자로 붕괴될 수 있다.

광자와 거울 광자의 혼합은 나무 수준 파인만 다이어그램에 존재할 수 있으며, 일반 전하와 거울 전하를 모두 전달하는 입자의 존재로 인해 양자 보정의 결과로 발생할 수 있다.후자의 경우, 양자 보정은 1과 2의 루프 레벨 파인만 다이어그램에서 사라져야 하며, 그렇지 않으면 운동 혼합 매개변수의 예측 값은 실험적으로 [18]허용된 값보다 클 것이다.

이 효과를 측정하기 위한 실험이 현재 [19]계획되어 있다.

암흑 물질

만약 거울 물질이 우주에 다량 존재하며 광자-거울 광자 혼합을 통해 일반 물질과 상호작용한다면, 이것은 DAMA/NaI와 후속 DAMA/LIBRA와 같은 암흑 물질 직접 검출 실험에서 검출될 수 있다.사실, 이는 다른 암흑 물질 [20][21]실험의 null 결과와 일관성을 유지하면서 양의 DAMA/NaI 암흑 물질 신호를 설명할 수 있는 몇 안 되는 암흑 물질 후보 중 하나입니다.

전자파 효과

거울 물질은 전자기장 침투[22] 실험에서도 발견될 수 있고 행성 과학[23][24] 및 천체 [25]물리학에도 영향을 미칠 수 있습니다.

GZK 퍼즐

거울 물질은 또한 GZK 퍼즐의 원인이 될 수 있다.미러 섹터의 위상학적 결함은 일반 [26]중성미자로 진동할 수 있는 미러 중성미자를 생성할 수 있습니다.GZK 경계를 회피하는 또 다른 가능한 방법은 중성자-거울 중성자 [27][28][29][30]진동을 사용하는 것이다.

중력 효과

만약 거울 물질이 우주에 충분히 풍부하게 존재한다면, 그것의 중력 효과는 감지될 수 있다.거울 물질은 일반 물질과 유사하기 때문에 거울 물질의 일부가 거울 은하, 거울 별, 거울 행성 등의 형태로 존재할 것으로 예상됩니다.이 물체들은 중력 마이크로렌즈를 [31]사용하여 탐지될 수 있다.또한 일부 별들은 거울 물체를 동반자로 가지고 있을 것으로 예상할 수 있다.이런 경우 [14]별의 스펙트럼에서 주기적인 도플러 변화를 감지할 수 있을 것이다.그러한 효과가 이미 [32]관찰되었을 수 있다는 몇 가지 힌트가 있다.

중성자 대 거울-중성자

일반 물질의 전기적으로 중립적인 입자인 중성자는 거울의 파트너인 거울 [33]중성자로 진동할 수 있다.최근 실험에서 거울의 세계로 사라지는 중성자를 찾아냈다.대부분의 실험은 신호를 발견하지 못했기 때문에 미러 [34][35][36][37]상태로의 전이율에 제한을 두었다고 한 논문이 주장했다.[38]현재의 연구는 적용된 자기장이 중성자의 에너지 수준을 거울 [39][40]세계에 조정하는 신호를 찾습니다.이 에너지 차이는 거울 세계에 존재하는 거울 자기장이나 중성자와 그 거울 파트너의 질량 차이로 해석될 수 있다.이러한 거울의 세계로의 전환은 중성자 수명 [41]퍼즐을 해결할 수도 있다.거울 중성자 진동을 탐색하는 실험은 폴 셰러 연구소의 스위스 UCN 선원, 프랑스 연구소 Laue-Langevin, 미국 Spallation 중성자 선원에서 진행 중이다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 반물질 – 통상적인 물질에 해당하는 입자의 반입자로 이루어진 물질
  • 암흑 에너지 – 우주론에서 우주의 팽창을 가속화하는 미지의 특성
  • 암흑 물질 – 우주의 물질 대부분을 구성하는 가상의 물질 형태
  • 반물질의 중력 상호작용 – 반물질에 대한 중력 이론
  • 거울의 삶 - 우리 삶의 가상의 거울 버전입니다.외래 입자를 포함하지 않습니다.
  • 마이너스 에너지 – 물리 개념
  • 음의 질량 – 물리 모델의 개념
  • 이상한 물질 – 이상한 쿼크로 만들어진 퇴화 물질
  • QCD 물질 – 이론화된 물질 단계

레퍼런스

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