스크랩 우주과학 과연 온도는 어디까지 높아질수있을까??(요약ㅇ)

[가터벨트후작]

출처: https://www.fmkorea.com/7068249637

맨아래 요약쓰

우리가 자주 접하는 온도...

이 온도는 과연 어디까지 높아질수 있는건가?..

조금씩 올려보자

우선 가장 기본적인 우리 몸

우리 몸은 보통 37도 정도라고 알려져있다.

이것은 평균값이고, 우리 몸은 하루마다 1도 정도의 변동을 겪는다

보통 새벽4시 정도에 가장 체온이 낮고  저녁 7시쯤에 체온이 가장 높다

만약 우리 몸 체온이 42도 정도까지 올라가면  바로 저세상이지 

지구에서 가장  높은 기온이라는 기록을 가진 루트사막의 최고 기록은  70.4도

커피를 만들기 제일 알맞는 물의 온도는 82도라네 

끓는물의 온도는 100도 

담뱃불의 최고 온도는 약850~900도 ㄷㄷㄷ

용암이 밖으로 넘쳐나올때 온도는 1090도 정도라네 

살에 닿기만 해도 뼈까지 순식간에 녹을거 같은 용암이지만 사실 이정도 온도까지는  대형 돋보기만으로  구현 가능함 

햇빛의 힘을 조금만 모아주면  용암의 온도에 도달하고 흑요석도 가볍게 녹일수있대 

태양이 149,600,000km나 떨어져서 내뿜는 빛으로도 이런게 되는데

그럼 도대체 태양은 얼마나 뜨거운 걸까?

태양 표면은 대략 5,500도 정도 

핵융합이 일어나는 태양의 중심부는 15000000도
이 정도 온도의 물체에서는 어마어마한 양의 에너지가 방출된다 (감마선 포함)

잠깐!! 

펨붕이들의  헷갈림을  방지하기 위해 잠깐 정리를 해보면 

위에서 말한 온도의 단위는 모두 섭씨로서 화씨는 생각할 필요없고

절대 0도 즉, 0켈빈=섭씨 영하273.15도 / 섭씨0도=273.15켈빈이라는 것만 알면된다

섭씨 단위와 켈빈은 273.15도 차이가 나서

아주 높은 온도에서는 딱히 섭씨와 절대온도를 구분할 필요는 없다

절대 0도, 0켈빈이 아닌 모든 물체는 전자기파를 내뿜는다

빛도 전자기파의 일종으로

우리의 몸도 눈에 보이지 않는 적외선 영역의 빛이난다

그래서 적외선 카메라를 이용하면 이것을 감지할 수 있고

뱀과 같은 동물들은 적외선을 감지할 수 있는것

우리 눈으로 볼 수 있는 빛이 나게 하려면 절대온도 798도 정도로

​이 온도를 Draper Point 라고 한다

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물체에서 방출되는 빛(전자기파)의 파장은 그 물체의 온도가 높을수록 짧아진다(동시에 에너지도 강해진다)

라디오파->마이크로파->적외선->가시광선->자외선->엑스선->감마선

특히 감마선은 태양 중심이나 초신성폭발 등에서 방출되는데 에너지가 너무 강해서 극도로 위험!!!

태양같은 높은 온도에서는 물질이 고체도, 액체도, 기체도 아닌 제4의 상태 '플라즈마'로 존재한다

이때는 전자가 원자핵에 묶이지 않고 자기 맘대로 돌아다녀서

마치 기체 같으면서 기체와는 다른 이상한 상태가 된다

태양 중심부의 온도도 상당히 높지만 인간이 만들어낸 온도중에는 더 높은게있어 

바로  

핵폭탄

아주 짧은 시간이지만 열 핵폭탄의 폭발 중심부는 3억 5천만도로 훨씬 높다

태양보다 8배 큰 별이 수명을 다 하면 스스로 붕괴되는데 이때 30억도까지 올라가버려 

그리고 이 온도를 넘어서 

물체가 1테라켈빈급으로 가열되면 굉장히 이상한 일이 벌어진다

전자가 맘대로 떠돌아다니는 플라즈마 상태를 넘어

양성자와 중성자를 쿼크와 글루온으로 분해시켜버린다

(양성자와 중성자를 구성하는 것이 쿼크이고, 쿼크와 쿼크를 글루온이 엮어준다)

이 모습이 마치 수프처럼 된다고 해서 '쿼크-글루온 수프' 라고 한다네 

스위스에 있는 입자가속기에서도 일상적으로 초고온의 물질이 생성되는데

양성자를 원자핵에 충돌시키면 10테라켈빈의 초고온이 만들어짐 

하지만 극도로 짧은 시간동안, 몇 개의 입자만 초고온이 되는 것이므로 외부적으로 별 이상은 없다고 

10테라켈빈까지 왔는데 여기까지가 지금까지 확인가능한 온도들이다

그렇다면 이론적으로 가능한 온도는 어디까지 높아질 수 있을까??

처음에 했던 이야기를  다시 하면 

물체의 온도와 방출되는 전자기파의 파장은 관련이 있다고했다

그렇다면 저 빨간색 파장을 최소단위까지 축소하면 되지 않을까?

만약 141,000곱하기 10억 곱하기 10억 곱하기 10억도의 물체를 만들면

이때 물체가 방출하는 전자기파의 파장은

1.616곱하기 10의 (-26)승 나노미터가 되고

이 길이는 너무 짧아서 '플랑크 길이' 라는 이름을 가지고있다

이보다 작은 값을 갖는 길이도 있겠지만 그 값을 가진다고 해도 물리학적으로 봤을 때

플랑크길이의 1/2배 되는 길이와 플랑크 길이의 1/3 되는 길이 간 차이점을 구별해낼 수 없어서

이보다 작은 길이에서 물리학적으로 아무런 가치도 없다

즉, 양자역학에 의하면 길이의 최소단위는 플랑크길이로서 이것은 우주에 내재된 법칙이다

전자기파의 파장이 플랑크길이가 될 때

올라가는 온도를 마찬가지로 플랑크 온도라고 한다

파장을 플랑크길이보다 짧게 만들 수 없듯이 온도도 이보다 높을수는 없다

하지만 에너지를 투입하는 데는 딱히 제한이 없어서

이 플랑크온도의 에너지를 가진 물체에 에너지를 더 넣어주면...?

말장난처럼 들리겠지만...

이보다 더 높은 온도는 사실 온도라고 할 수가 없다

어쩌면 우리의 지식이 아직 모자란지도 모르지만 현재 과학적으로 다룰 수 있는 영역을 넘어가버린다

고전적으로는, 그런 많은양의 에너지가 한곳에 집중되면 블랙홀이 생성된다고 한다

특별히, 그렇게 만들어지는 블랙홀에는 쿠겔블리츠라는 이름이 붙어있다

3줄 요약 

1. 지금까지 확인가능한 온도는 입자가속기에서 만들어내는 10조도 정도다

2. 이론적으로 가능한 가장 높은 온도는 플랑크온도다

(141,000 곱하기 10억 곱하기 10억 곱하기 10억도)

3. 그보다 높은 온도는 현재 과학이 다룰 수 없다

댓펌

온도가 높아질수록 파장이 짧아지는데
파장이 과학적으로 정의한 최소 단위(플랑크 길이) 만큼 짧아지면

현대과학에서 정의 가능한 가장 높은 온도를 계산할수있음

그 이상 온도가 높아지면 쿠겔블리츠라는 블랙홀이 만들어지는데 상상의 영역임

[황초롱이]