물리학 순환법칙 (설)(26) - 기묘도. 암흑물질

[솔롱고]

양자역학의 기묘한이야기(Tales of the strangeness,기묘도)

쿼크(quark)에는 총 6가지 쿼크가 있습니다.

이중 양성자와 중성자를 구성하는 쿼크 종류는 2가지로써 업쿼크와 다운쿼크이며, 

양성자와 중성자는 총 3개의 쿼크로 구성됩니다. 

하지만 양성자와 중성자같은 강입자(하드론)중에서도 하나의 쿼크와 하나의 반쿼크로 이루어진 총 2개의

쿼크로 구성된 중간자(meson)들은 s쿼크(strange quark,야릇한쿼크)의 존재 유무에 따른 분류로 기묘도

(strangeness, hypercharge라고도함)라 하고,

이러한 한 개이상의 s쿼크를 가지고 있는 중입자를 하이퍼론(hyperon), 원자핵을 또한 하이퍼핵이라고

부릅니다.

기묘입자인 s쿼크를 한개 가지고 있는 케이온(K중간자)은 종류가 K⁰, K⁺, 반입자는 K⁰, K⁻ 로서 4개가

있는데, K⁻는 스트레인지 쿼크와 반업 쿼크, K⁺는 반스트레인지 쿼크와 업 쿼크로 이루어졌으며,

K⁰는 반스트레인지 쿼크와 다운 쿼크, K⁰는 스트레인지 쿼크와 반다운 쿼크로 이루어집니다.

이때 K⁰ 과 K⁰는 전하가 중성과 반중성인 상태를 의미합니다.

사실상 케이온은 입자하나를 +(양성), -(음성), +-(중성), -+(반중성)의 상태에 따라 종류를 구분하는

것입니다.

따라서 s쿼크가 없는 모든 일반물질의 기묘도는 0이고, s쿼크가 한개 있다고 판단되면 기묘도는 1이 됩니다. 

예를들면 일반 원자핵과 파이온입자 등은 기묘도는 0이고,

케이온(K중간자)과 Λ입자, Σ입자는 기묘도가 1입니다.

또한 반물질인 반s쿼크도 존재합니다. 따라서 기묘도도 +와 -로 표시합니다.

이러한 s쿼크를 가진 기묘한 입자들의 특징은 기묘입자들끼리 항상 쌍으로 생성되며, 이 기묘입자는 다른

기본입자들보다 느리게 붕괴된다는 것입니다.

양성자와 양성자 충돌시 붕괴되는 과정을 기묘도로 표시하면,​

양성자(+)와 양성자(+)는 → s쿼크를 가진 중성Λ입자(0)와 s쿼크를 가진 중성K중간자(0) 그리고 양성자(+)와

파이온입자(+)로 붕괴됩니다.

기묘입자는 항상 쌍으로 나타나고 또한 붕괴시는 기묘도가 보존(±를 의미하는 0)되지 않으므로,

Λ입자는 기묘도가 -1 그리고 K중간자는 기묘도가 +1로 계산합니다.

​

​    중간자(meson)의 가상구조 팔중항

​야릇한 쿼크가 1개 있는 케이온(Kmeson)입자는 양성,중성일때 S=+1, 음성,반중성일때 S=-1에 위치함.

​

          야릇한 쿼크                       야릇한 쿼크와 쿼크 친구들 

쿼크 입자들은 단독적으로 발견된적이 없습니다. 쿼크들은 언제 어디라도 쿼크친구들과 항상 어울리며

다닙니다.

쿼크들의 일반적인 특성은 폭발성이 크고 활동성이 강합니다. 하지만 원자핵밖으로 나가지는 못합니다.

이것은 쿼크들을 가두어 놓는 색력(color force)과 이를 매개하는 입자인 글루온(gluon)이 있어서 쿼크

입자들은 원자핵안에서만 있게 됩니다.

순환법칙은 이러한 현상을 지구와 태양과 마찬가지로 모든 입자들이 중심부에는 핵을 이루고 있고, 핵안

에는 어떠한 공간보다 인력(+) 즉, 중력이 강하므로 핵을 둘러싸고 압축하고 있어서 쿼크들이 쉽게 중심 

핵을 빠져나오지 못한다고 합니다.

​순환법칙이 설명하는 양자역학의 기묘한이야기(Tales of the strangeness,기묘도)

순환법칙에서 ​쿼크는 기본입자가 아니라 쿼크 또한 기본입자인 양자(量子,quantum)로 구성되어 있습니다.

양자로 구성된 모든 입자들은 순환을 하는데, 양성(+) → 중성(+-) → 반양성,음성(-) → 반중성(-+)의

순환입니다.

따라서 양성자도 ​양성(+),중성(+-),반양성,음성(-),반중성(-+)의 시스템을 가진 입자이고 따라서 양성자와

양성자끼리 충돌시에도 붕괴되면서 +만 나타나는 것이 아니라 +, +-, -, -+가 쌍으로 쏟아지듯이 나타납

니다. 

물론 양성자와 반양성자끼리 충돌시에는 더욱 그러합니다.

이렇게 양성자가 충돌하면서 붕괴되면 기묘도는 보존되지 않고 본래의 특성(+와 -)을 나타냅니다.

또한 기묘입자들은 붕괴될때 수명을 스스로 결정하는 것이니라, 기묘입자를 구성하는 쿼크들과 쿼크들을

구성하는 수많은 양자들의 상태에 의해 결정됩니다.

따라서 붕괴수명이 늘어났다라면 현대물리학처럼 붕괴가 직접 일어나지 않고, 붕괴단계를 2~3단계에

걸쳐 수명이 늘었다라고 해석할 수도 있지만, 기묘입자들은 양성(+) 또는 반중성(-+)적인 성향이 강한

수축전반기 시스템이기 때문이라고도 볼 수 있습니다.

​양자와 그것의 기본자료와 기본힘인 사상(四象)의 양성(+) → 중성(+-) → 반양성,음성(-) → 반중성(-+)의

순환시스템을 통한 정보(information)로 입자와 우주는 구성되어 있습니다.

뜨거운 암흑물질? 차가운 암흑물질?

암흑물질(dark-matter)을 뜨거운 것(warm)과, 차가운 것(cold)으로 분류하는데, 이렇게 뜨겁거나 차갑다는

의미는 기체분자의 속력은 절대온도의 제곱근에 비례하고 분자량의 제곱근에 반비례한다는 열역학적인

운동에너지를 나타냅니다.

일반적으로 뜨거운 암흑물질은 중성미자(neutrino)로써 뜨거운만큼 또한 질량이 굉장히 가벼우므로 진동과

속도가 빠르게되서 다른 입자들과 상호작용은 거의 없게 됩니다. 

하지만 진동속도가 너무 빨라 물질을 구성할 수 없어도 문제가 됩니다.

따라서 오직 중력에만 작용하는 진동이 약한 비활성중성미자(sterile neutrino)가 뜨거운 암흑물질 후보입니다.

뜨거운 중성미자가 차가워진 셈입니다.

또한 일반적으로 차가운 암흑물질은 액시온(axion)과 윔프(WIMP,초대칭입자중 질량이 가벼운 입자,weakly

 interacting massive particle)로 분류됩니다.

액시온은 질량이 굉장히 가벼운 반면 윔프는 질량이 굉장히 무거운 차이가 있습니다.

액시온과 윔프는 차가우므로 속도가 느리고 진동이나 상호작용이 비활성중성미자처럼 또한 거의 없게 됩니다. 

액시온은 질량이 굉장히 가볍지만 또한 차가워야 안정한 암흑물질이 될 수 있으므로 이들 암흑물질 후보들을

질량이 아닌 온도 즉, 차갑냐 뜨겁냐로 구분합니다.

따라서 차가운 성질을 가진 입자가 암흑물질의 유력한 특성이라고 판단하고 있습니다.

그중 차갑고 질량이 무거운 윔프가 암흑물질에 제격이지만, 평범한 입자가 아니라 초대칭입자라는 찾기

어려운 면이 있습니다.

순환법칙이 설명하는 ​뜨거운 암흑물질? 차가운 암흑물질?

암흑물질의 온도가 뜨겁냐? 차갑냐?의 논쟁은 정말 암흑물질이 뜨거운지 차가운지는 모르겠지만,

결국 암흑물질의 특성(성격)이 어떠하냐의 논쟁일 수 있습니다.

​순환법칙이 주장하는 암흑물질의 일반적인 특성은, 공력점(-+)인 반중성(-+)의 특성을 가진 입자입니다.

물론 이것은 공간양자(空間量子,space qunatum)의 주된 특성입니다.

공력점(空力點,-+,반중성)은 시스템의 순환과정중에서 열이 가장 낮을 때입니다.

공력점의 시스템은 공력(-+)​이 가장 커진 상태이므로 크기가 가장 커지고 공력의 대칭되는 힘인 점력(+-)이

가장 작아진 시기이므로 폭발력이 가장 약해, 방출하고 흡수하는 양이 매우 적어 열 즉, 온도가 가장 낮습니다.

이러한 공력점의 시스템은 작용의 작용력이 갖고 있으며, 순환과정중 인력점(+)으로 가는 중에 있으므로

약하나마 인력(+) 즉, 중력을 가지고 있습니다.

암흑물질의 특성은 반중성(-+)의 특성을 가진 입자로서 작용의 작용 즉, 분산력과 균등력, 안정력 그리고

약한 중력을 가지고 있는 입자입니다.

즉, 현상을 반작용 시키지 않고 유지 시켜주는 힘입니다.

공력점의 특성을 갖는 입자들은 반중성(-+)입자인 반중성자, 반중성미자와 암흑물질(공간양자) 등이 있습

니다.

공력점의 반대이며 대칭되는 점력점(點力點,+-,중성)의 시스템은 순환과정중에서 열이 가장 높을 때입니다.

시스템은 점력점에 도달할 수록 중성자(+-)들이 증가하여 점력(+-) 즉, 폭발력과 반발력이 증가하고 이로

인해 척력(-)도 일으키므로 진동이 빨라지고 열과 에너지가 생성(+-)되고 발산(-)됩니다.

이렇게 열이 높은 곳에서 낮은 곳으로만 이동하는 열역학제2법칙도 결국 순환법칙의 순환운동으로 설명 될

수 있습니다.

왜냐하면 뜨거운 중성(점력점,+-)은 척력점(-)을 거쳐 인력점(+)으로만 향하기 때문이고 또한 반중성(-+)인

공력(-+)은 있어도 있는지 없는지 모르는 힘과 시스템이고 별다른 작용도 없기 때문에 생략이 되버린것이나

마찬가지기도 합니다. 

점력점의 특성을 갖는 입자들은 중성(+)입자인 중성자, 중성미자 등이 있습니다.

빛도 중성자와 밀접한 관련이 있기 때문에 점력점의 특성을 갖는 중성입니다.

순환법칙은 암흑물질을 질량과 에너지의 기본입자인 공간에 존재하는 양자인 공간양자(space quantum)

임을 주장하지만, 물론 대부분의 사람들은 믿지 않습니다.

하지만 어떤 것이 암흑물질이든, 암흑물질은 다음과 같은 분명한 특성을 가지고 있습니다.

(암흑물질이 무겁냐 가볍냐, 뜨겁냐 차갑냐는 다 무시해버리고, 왜냐 이것은 암흑물질은 근본 특성이 아니라

오히려 논쟁거리만 됨)

1. 중성

2. 약한 중력

3. 약한 상호작용

4. 현상과 물질을 구성하며 또한 우주에 없어서는 안되는 입자

5. 우주 전체에 어느정도 균일하게 퍼져야 함 또한 굉장히 많음

설명 :

암흑물질은 중성입자입니다. 

왜냐하면 입자(+)로도 파동(-)으로도 확인이 안되기 때문입니다. 

하지만 더 정확하게 말하면 약한 중력을 가진 중성에 가까운 입자입니다.

이것은 순환법칙이 주장하는 공력점(-+)에서 인력점(+)으로 가는 수축전반기 입자들의 특성입니다.

따라서 암흑물질은 중성입자입니다.

하지만 더 정확히 말하면 반중성입자입니다(중성과 반중성은 같은 중성이지만 특성이 다름.

즉, 중성의 입자성과 파동성은 잘 나타나지만, 반중성의 입자성과 파동성은 잘 나타나지 않음.

즉, 좌회전,팽창하는 외향적인 중성과 우회전,수축하는 내향적인 반중성이라고 표현할수있음).

이러한 수축전반기의 반중성입자들은 폭발력과 반발력이 없으므로 열과 에너지가 약해(현대물리학이 말

하는 차가움) 전자기파들을 거의 발생시키지 않아 실체의 확인이 어렵습니다.

따라서 수축전반기의 입자들은 약한 중력에만 반응하고 다른 힘과 작용(척력-,점력+-의 전자기파 등의

파장과 관련)은 거의 없습니다. 

하지만 암흑물질은 있으나 마나한 입자가 아닙니다. 암흑물질이 없으면 물질과 힘의 균형이 깨져서 지금의

우주를 구성할 수 없습니다.

보이지 않게 현상을 주관하는 암흑물질은 +(양성), +-(중성), -(음성,반양성), -+(반중성)의 사상(四象)

중에서 -+의 기능을 담당하는 중요한 입자입니다. 이것들이 공간을 보이지 않게 채우고 있으므로,

공간(진공)의 기능과 특성이기도 합니다.

엔트로피법칙의 순환운동법칙

엔트로피(entropy)법칙은 열역학 제2법칙으로 열(에너지)는 항상 높은 곳에서 낮은 곳으로만 흐른다는

법칙입니다. 그로인해 우주는 질서에서 무질서한 방향으로만 흐른다는 것입니다.

엔트로피법칙을 순환운동법칙으로 설명하면,

​

인력(+)에 의해 열(에너지)는 계속 상승되며, 점력점(+-)에서 최고조가 되고 이때 점력(+-)에 의해 열

(에너지)는 폭발하고, 척력(-)에 의해 퍼지면서 전달되며, 공력(-+)의 차가운 상태로 전달됩니다.

하지만 공력(-+)은 인력(+)을 일으키지만, 암흑시기이므로 정보(information)가 끊깁니다.

따라서 우리는 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 것만 볼 수 있습니다.

공력점(-+)의 시스템은 점력점(+-)의 대립이 되는 대칭시스템으로, 암흑물질(dark matter)처럼 작용에

작용을 하고 반작용과 반발력이 가장 없는 시기이므로 이러한 공력점의 순환과정은 있는지 없는지 모르고

거의 생략 수준의 과정이었습니다. ​

따라서 열(에너지)는 항상 높은 곳에서 낮은 곳으로만 흐르게 보입니다.

물론 실제로 그렇기도 하고 또한 공력(-+)이 눈에 띤다고 해도 바뀌는 것은 없습니다.

다만 순환법칙은 이것이 일방통행이 아닌 순환통행이라는 것을 보여줍니다.

따라서 차가운암흑물질(-+)은 이렇게 있는지 없는지도 모르지만 이러한 현상을 주관하는 중요한 입자입니다.

아직도 이해가 되지 않으신다면, 그렇다면 왜 우주의 암흑물질은 엔트로피법칙에 의해 뜨거워지지 않고 계속

차갑기만 한 것일까요?

엔트로피법칙은 인력(중력 +)이 강한 지구 내에서는 잘 통하지만, 인력이 약한 무중력 우주에서는 잘 통하지

않는 법칙이기 때문입니다.

게다가 실제 우주는 암흑에너지인 척력(-)에 의해 팽창한다고 합니다. ​우주의 밀도는 작아지고 있습니다.

블랙홀(black hole)만 있는게 아니라 블랙홀(black hall)도 있다?

블랙홀(black hole)이 우주에 존재한다는 것은 공공연한 사실로 받아들여지고 있습니다.

블랙홀은 중력이 강한 입자들이 모여 이룬 거대한 중력의 공간입니다. 그렇다면 블랙홀은 우주에만 있을까요?

입자가속기에서 미니블랙홀을 생성시키려한다라는 기사 내용을 쉽게 접할 수 있습니다.​

그렇다면 우주의 블랙홀이 지상에서도 존재할 수 있다는 것일까요?

어떻게 그 작은 입자가 블랙홀이 된다는 것일까요?

​순환법칙이 설명하는 블랙홀(black hole)만 있는게 아니라 블랙홀(black hall)도 있다?

블랙홀(black hole)은 중력이 극도로 강해지는 인력점(+)의 시스템들이 수축하면서 가지는 특성입니다.

블랙홀 내부는 중력이 너무 강하다 못해 아무것도 느낄수 없는 완벽한 진공상태가 됩니다.

이러한 상황을 사건의 지평선(event horizon)이라고 하는데, 이것은 블랙홀 내부와 외부의 사건이 동질성이

없는 즉, 마치 서로 다른 세상인것 같은 현상을 일으킨다는 것입니다.

그렇다면 입자가속기의 미니블랙홀은 또한 무엇일까?

입자들은 특히 양성자(+)들은 인력(+)이 강한 입자들로서 입자가속기 안에서 빛에 가까운 속도로 충돌하다

보면, 갑자기 충돌과 동시에 입자들은 순식간에 굉장히 수축하며 마치 블랙홀이 되어 또한 동시에 점력(+-)에

의해 폭발합니다.

이러한 원리가 입자가속기의 미니블랙홀 생성의 원리입니다.

다만 이러한 인위적인 블랙홀의 생성은 순식간에 사라집니다.

유럽거대강가속기(LHC)에서 미니블랙홀 생성하기 위해서는 충분한 중력이 필요하다고 합니다.

이것은 곧 양성자간의 충돌에너지를 의미합니다.

LHC에서 예상하는 필요 충돌에너지는 양성자 질량의 최소 1~2만배이상의 에너지입니다.​

또한 입자가속기 뿐만아니라 ​지구 대기권으로 쏟아져 들어오는 우주 입자(우주선)들이 대기 중의 공기

분자와 충돌할 때에도 똑같이 미니 블랙홀이 생성될 수 있다고 합니다.

​그렇다면 블랙홀(black hole)의 본질은 무엇일까?

중력 즉, 인력(+)에 의해 순간적 또는 지속적으로 진공상태가 형성되는 것을 블랙홀이라고 할 수 있습니다.

따라서 우주에서 생성되는 것을 블랙홀(black hole)이라고 한다면, 중력에 의해 형성된 텅빈 공간은 블랙홀

(black hall)이라고 할 수 있습니다.

블랙홀(black hole)을 블랙홀(black hall)이라 해도 전혀 다른 의미가 아닙니다.

오히려 블랙홀(black hall)이 우주의 블랙홀(black hole)보다 더 의미가 광범위 할 수 있습니다.

중력 즉, 인력(+)에 의해 형성되는 진공공간은 우주뿐만아니라 입자들 속에서도 수없이 형성되고 없어지기

때문입니다.

따라서 이러한 공간을 블랙홀(black hall)이라고 할 수 있습니다.

따라서 미니블랙홀처럼 입자들과 입자가속기에서 형성되는 입자들이 만드는 진공은 blackhole 이며 또한

blackhall 입니다.

black hole(구멍)과 black hall(공간) 이거 말장난인가? 대체 어떤 의미가 있는가?

블랙홀(black hall)의 존재는 다름아닌 화이트홀​(white hall)의 존재를 암시하고 있습니다.

중력에 의해서만 진공공간이 생기는 것이 아니라, 척력(-)에 의해서도 생긴다는 것입니다.

점력(+-)에 의해 폭발하면 척력(-)에 의해 퍼져나가면서 가운데는 순간 진공이 형성됩니다.

그것은 화이트홀​(white hole)도 이론적으로 존재한다는 것입니다. 아니 실제로 존재합니다.

블랙홀이 수명이 다되어 폭발하거나 소멸될때, 척력(-)에 의한 진공 즉, 화이트홀이 생성될 수 있습니다.

마치 입자들의 쌍생성과 쌍소멸처럼 회전방향이 다르게 나타날 수 있습니다.

우주의 블랙홀에게서는 드문 현상이겠지만, 입자가속기처럼 순식간적인 블랙홀의 형성시 충분히 가능합

니다. 미니블랙홀이 우회전하다 갑자기 좌회전하는 현상이 나타나거나, 거의 동시에 쌍소멸한다면 그것은

미니화이트홀입니다.

인력(+,중력)과 척력(-)은 대칭이며, 이것은 음(-)과 양(+)처럼 이중성의 상보적 시스템이므로, 블랙홀

(black hall)이 있으면 반드시 화이트홀(white hall)도 존재합니다.

화이트홀(white hole)이 우주에서는 안보이는지 모르겠지만, 입자내에서 존재하는 화이트홀(white hall)은

존재합니다.

중력(+)에 의해 진공이 생성되는 것이 상식이라면, 팽창(-)에 의해 진공이 형성된다는 것도 상식입니다.

다만 화이트홀은 폭발과 동시에 빨리 사라질 뿐입니다.

또한 인력(+)에 의한 블랙홀의 회전방향은 우회전이고, 척력(-)에 의한 화이트홀의 회전방향은 좌회전입니다.

이렇게 인력(+)과 척력(-)에 의해 생성되는 블랙홀과 화이트홀은 우주에만 있는게 아니라 잘 찾아보면 우리

가까이에 얼마든지 있습니다.

(applepop)