입자 물리학과 우주론의 관계는 무엇입니까?

알버트 아인슈타인 (Albert Einstein), 스티븐 호킹 (Stephen Hawking), 킵 쏜 (Kip Thorne) 등 많은 분야에서 동시에 일하는 물리학 자들이 보여주는 입자 물리학과 우주론 사이에는 밀접한 관계가 있습니다. 우주론은 우주와 그 구조에 대한 연구이며, 입자 물리학은 알려진 가장 작은 물체 인 쿼크와 광자 같은 기본 입자에 대한 연구입니다. 처음에는 그것들이 연결되지 않은 것처럼 보이지만 우주론과 입자 물리학은 실제로 밀접하게 연결되어 있습니다.

가장 낮은 수준에서 나오는 속성보다는 더 높은 수준의 설명을 사용하여 설명되는 지구상의 복잡한 시스템과 달리 은하계와 우주 현상은 비교적 간단합니다. 예를 들어, 넓은 우주 거리에서 자연의 네 가지 힘 중 하나만 중력에 영향을 미칩니다. 별과 은하가 우리보다 훨씬 멀리 떨어져 있고 더 크지 만, 우리는 구성 입자를 지시하는 기본 물리 법칙에서 파생 된 별의 작동 방식을 놀랍도록 정확하게 보여줍니다.

우주 물리학은 입자 물리학과 가장 밀접하게 연결되어있는 우주의 모든 문제와 우주 자체가 구성되는 시공간을 만드는 거대한 폭발 인 빅뱅에 대한 연구입니다. 빅뱅은 밀도가 거의 무한대이고 볼륨이 0 인 특이점으로 시작했습니다. 그런 다음 입자 물리학이 작용하는 원자핵의 크기로 빠르게 확장되었습니다. 오늘날 빅뱅의 가장 빠른 순간이 우주에 어떤 영향을 미쳤는지 이해하려면 입자 물리학에 대해 알고있는 것을 사용하여 그럴듯한 우주 모형을 만들어야합니다.

더욱 강력한 입자 가속기를 만드는 동기 중 하나는 모든 것이 매우 작고 뜨거웠을 때 우주 역사상 가능한 한 빨리 물리적 환경을 시뮬레이션하는 실험을 수행하는 것입니다. 우주 론자들은이 분야에 상당한 기여를하기 위해 입자 물리학에 정통해야합니다.

입자 물리학과 우주론 사이의 관계를 이해하는 또 다른 열쇠는 블랙홀 연구를 보는 것입니다. 블랙홀의 물리적 특성은 우주의 장기 미래와 관련이 있습니다. 블랙홀은 거대한 중력으로 붕괴되어 별조차도 빛을 파악할 수 없습니다. 한동안 블랙홀은 방사선을 방출하지 않았으며 물리학 자에게는 역설 인 영원했을 것이라고 생각했다. 그러나 Stephen Hawking은 입자 물리학의 통찰을 바탕으로 블랙홀이 실제로 방사선을 방출한다는 이론을 세웠으며, 그 이후에는 Hawking 방사선이라고 불렀습니다.

입자 물리학은 또한 암흑 물질, 가시 물질에 대한 중력 영향으로 인해 존재하는 보이지 않는 물질, 우주에 퍼져서 팽창을 가속화시키는 신비한 힘인 암흑 에너지에 대한 조사와 관련이 있습니다. 이것들은 현대 우주론에서 중심적인 질문입니다.