우주론이 암흑 속에서 비명을 지르고 있다.

미디어위원회

2020-11-09

우주론이 암흑 속에서 비명을 지르고 있다.

(Cosmology Shrieks in the Dark)

David F. Coppedge

세속적 우주론자들은 암흑물질(dark matter)을 찾기 위해 점점 더 많은 돈을 쓰고 있다. 지금까지는 엄청난 연구비를 사용했지만, 성과는 없었다.

암흑물질에 대한 탐구는 어떤 소식도 없이 반세기가 지나가고 있다. 천문학자들이 “가까워지고 있다”는 반복적인 약속을 하고 있지만, 결과는 계속 실패였다. 그럼에도 불구하고, 여러 나라들은 더 크고 민감한 탐지기를 구축하기 위해서, 엄청난 돈을 쓰고 있다. 우주론자들이 미지의 암흑물질을 곧 찾지 못한다면, 물리학이라는 "어려운 과학"은 엄청난 타격을 입을 것이다. 암흑물질은 21세기의 플로지스톤(phlogiston)이 되어, 과학사에서 쫓겨날 수도 있다.

윔프를 탐사할 마지막 기회 : 물리학자들이 암흑물질 후보에 대한 전면적인 사냥을 시작한다. (Nature, 2020. 10. 2). 미국, 이탈리아, 중국은 암흑물질 후보로 선호되는 커다란 아원자 입자인 "윔프(WIMP, 약한 상호작용을 갖는 무거운 입자)를 찾기 위한 최후의 노력으로, 거대한 지하 탐지기를 업그레이드하기 위해서 경쟁하고 있다. 이탈리아의 탐지기 이름은 "다윈(DARWIN)"이다. 이 거대한 탱크를 과냉각된 크세논(supercooled xenon)으로 채우는 것은, 이 가스에 대한 전 세계 사용량의 상당 부분을 차지한다. 존재하지 않을 수도 있는 무언가가 그렇게 가치 있는 것일까?

물리학자들은 선택의 여지가 없다. 이들은 서로 결합하기 때문에 순전한 크세논이 많이 필요하다. 이 희유가스(noble gas, 불활성가스)는 공기에서 추출되는 데에 에너지 집약적 공정이 필요한데, 전자업계, 조명산업, 우주산업에서도 필요하기 때문에, 경쟁적 수요로 인해 대량으로 얻기가 어렵다. 크세논 1kg은 2,500달러 이상이다. 다윈 탐지기에 사용되는 50톤은 전 세계의 연간 생산량인 약 70톤에 근접하는 엄청난 양이다. 기존 탐지기 3개가 사용하고 있던 25톤을 포함한다 하더라도, 향후 실험을 위해서는 몇 년에 걸쳐 나머지를 구매해야만 한다. 바우디스(Baudis)는 “이미 우리는 그것을 구입하기 위해서 매우 신중한 계획을 세우고 있다”고 말했다.

암흑물질을 탐사하기 위한 새로운 방법은 숨겨진 물질의 속성을 나타낸다.(Phys.org, 2020. 9. 16). 한편, 찰머스 기술 연구소(Chalmers Institute of Technology)의 물리학자들은 존재하지 않을 수 있는 어떤 것의 속성을 설명하고 있었다. "새로운 계산을 통해 이론가들은 이전에는 불가능했던 암흑물질과 전자 사이의 상호작용의 성질과 강도에 대해 자세한 예측을 할 수 있게 했다." 사실, 모든 매개변수가 자유롭고, 데이터가 없기에, 모든 속성이 예측될 수 있다.

우리는 암흑물질이 존재한다는 것 외에는, 그것에 대해 거의 알지 못한다.

99.99% 암흑물질로 이루어진 이상한 은하의 수수께끼가 해결되었다.(Institute of Astrophysics, Canary Islands, 2020. 10. 13). 어떻게 전체 은하계가 존재하지 않을 수도 있는 물질로 구성될 수 있을까? 그럴 수 없어 보인다. 그 은하를 발표했던 과학자들은 실수를 했던 것이다. 이제 새로 밝혀진 사실에 의하면, 그 드래곤플라이 44(Dragonfly 44) 은하는 암흑물질을 갖고 있다 하더라도, 다른 은하보다 더 많은 암흑물질을 갖고 있지 않다는 것을 보여주었다. 암흑물질은 직접 탐지되지 않는다. 그것은 물질의 움직임으로부터 추론되는 것이다.

*이전 관련기사 : 99.99%가 암흑물질…새로운 은하 발견 ‘암흑물질 해명할까?’ (2016. 8. 28. 나우뉴스)

암흑물질의 기원에 대한 새로운 이론(University of Melbourne, 2020. 10. 16). 빅뱅이 진행되는 동안 거품들이 가득했다. 그래서 그것은 탐지되기가 어렵다. 해결된 것이 기쁘지 않는가?

“이러한 상전이(phase transitions)는 초기 우주에서 일어났을 것으로 예상되며, 끓는 물에서 형성되는 가스 거품과 유사할 수 있다. 암흑물질 입자가 이 거품 안으로 들어가는 것은 매우 어려웠을 것이라고 예상하는 것은 자연스럽다. 이것은 우주에서 관찰되는 암흑물질의 양에 대한 새로운 설명을 제공한다.”

그러나 그것은 관측되지 않았다. 그것은 단지 추론이다. 그것은 앨런 구스(Alan Guth)가 우주 팽창을 설명하기 위해서 만들어낸 미스터리한 “인플라톤(inflaton)” 입자와 같은 것이다. 어떤 이론이 한 입자를 필요할 때, 과학자들은 과학적 혁명이 일어나 더 이상 그 이론을 신뢰하지 않을 때까지, 그래서 그 입자를 더 이상 필요로 하지 않을 때까지, 그것을 발견하기 위해서 영원히 탐색할 것으로 보인다.

.암흑물질의 고해상도 이미지.

정밀 계측은 암흑물질에 가까워지고 있다.(Phys.org, 2020. 10. 23). 그들은 그것이 무엇인지 모르지만, 그것을 발견하면, 그 어떤 것보다 더 정밀하게 측정할 수 있다는 것이다. 암흑물질이 나타나지 않을 경우, 측정 장비가 다른 용도로 사용될 수 있기를 바란다.

암흑물질의 존재는 은하 스케일과 우주 스케일의 중력 효과로 인해 간접적으로 분명해보이지만, 그 성질에 대해서는 알려진 것은 거의 없다. 표준물리학 모델에서 입자와 암흑물질의 결합에 대한 이론적 분석을 벗어나는 효과 중 하나는 기본적 상수들의 진동(oscillation)이다. 공동 연구자들은 세계적 수준의 계측 장비가 이러한 진동을 감지할 수 없다면, 이 명백한 제로(null) 결과는 표준물리학 모델에서 입자와 암흑물질 상호작용의 강도가 지금까지 알려진 것보다 훨씬 낮음에 틀림없다는 것을 확인하는 데 유용할 것이다.

10억 개의 작은 진자들이 우주의 잃어버린 질량을 감지할 수 있다.(National Institute of Standards, NIST, 2020. 10. 13). 지하 크세논은 잊어라. 이 그룹은 "십억 분의 일 밀리미터 크기의 진자들이 암흑물질에 대한 센서 역할을 할 것"이라고 생각하고 있었다. 누가 그것을 만들고 있는 중인가? 스마트폰을 만드는 회사가 도움을 줄 수 있다는 것이다.

많은 작은 센서들을 제작하기 위해서, 연구팀은 이미 스마트폰 및 자동차 산업에서 사용되고 있는 많은 수의 기계적 탐지기 기술을 빌려야할 것이라고 제안한다.
개별 감지기의 감도 덕분에, 이 기술을 사용하는 연구자들은 자신을 어두운 면에 국한시킬 필요가 없다.

하지만 수익을 내기 위해 노력하는 기업들은 50년 동안의 결실 없는 탐구에 그토록 많은 돈을 투자하고 싶어할까?

지하의 암흑물질 탐사 실험실의 한 주요한 이정표(Lawrence Berkeley National Laboratory, 2020. 10. 27). 그들은 값비싼 탐지기를 구축하는 데 있어 "주요 이정표"에 도달했지만, 미스터리한 윔프(WIMP)를 찾는 데 있어서의 주된 이정표는 아니었다. 크세논으로 채워진 지하 LUX 탐지기의 마지막 버전도 아무것도 발견하지 못했다.(22 Nov 2019, 21 July 2016). 아무런 성과도 없는 이 탐구는 미국 에너지부(DOE, US Dept of Energy)에서 연구자금을 지원한다. 국민의 세금이 사용되고 있는 것이다.

"우리는 확실히 이전부터 이 작업을 수행해왔지만, 이러한 규모로는 결코 이루어지지 않았다"고 그는 말했다. LUX는 액체 크세논의 약 1/3톤을 사용하는 반면, LZ는 액체 크세논을 10톤 사용하며, 암흑물질 입자의 상호작용에 대해 약 100배 더 민감할 수 있다.
"우리는 이제 미지의 물질 안으로 들어가고 있는 중이다."

암흑물질 : 유령과 같은 후광을 포착하기위한 우리의 방법은 그것이 무엇으로 만들어졌는지를 밝히는 데 도움이 될 수 있다.(The Conversation, 2020. 10. 22). 안드레 폰트(Andrea Font)는 암흑물질에 대한 탐사를 70년 전부터 추적하고 있었다.

우주에서 대부분의 물질을 구성하는 것으로 생각되고 있는, 알려지지 않은 암흑물질에 대한 탐색은 교차로에 있다. 그것은 거의 70년 전에 제안되었고, 대규모 입자충돌기, 지하 깊은 곳의 탐지기, 심지어 우주 궤도에 있는 도구를 사용하여 집중적으로 탐색되었지만, 그것은 여전히 탐지되지 않고 있다.

그렇다면 70년 동안의 탐색을 계속한다면 어떻게 될까? 약속어음이 발행되고 있었다. “하지만 만약 우리가 그것을 발견한다면, 얼마나 중요할지를 생각해보라! 그것은 암을 치료하고, 지구 온난화를 해결할 수도 있을 것이다!”

암흑물질은 미스터리로 남아 있다. 하지만 이를 해결하기 위해 엄청난 양의 작업을 수행하고 있다. 그 답이 지구상의 장비에서 오든, 우주 탐사선에서 오든, 세기적인 중요한 발견의 하나가 될 것임은 의심의 여지가 없다.

멀리 떨어진 외계행성을 암흑물질 탐지기로 바꿀 수 있다.(Live Science, 2020. 10. 26). 천체물리학자 폴 셔터(Paul Sutter)는 그들의 이론에서 우주론자들의 허세를 보여주고 있었다. “우리는 암흑물질이 존재한다는 것 외에는, 거의 알지 못하고 있다”고 그는 말한다. 과학자들은 외계행성을 암흑물질 탐지기로 바꿀 수 있다는 것이다. 왜, 안되라는 법이 있는가? 다른 것들은 탐지하지 못했다. 그러나 내년 말에(마지막으로) 발사될 예정인 제임스 웹 우주망원경(James Webb Space Telescope)의 미션 계획자들은 셔터가 제안한 것처럼, 수천 개의 외계행성 온도를 관측하기 위해서 귀중한 시간을 기꺼이 포기할 수 있을까? 그렇게 하지 마라. 초고가의 적외선 우주망원경은 수명이 6~10년이며, 막대한 비용과 지연으로 인해 천문학자들이 그 일을 시작하기를 거의 20년을 기다려왔다. 그들은 관측의 우선순위를 정하는 데에 매우 특별한 관심을 갖고 있다.

입자물리학자들은 계속해서 공허한 약속을 하고 있다.(BackReaction blog, 2020. 10. 22). 텍스트와 비디오에서 우주론자 사빈 호펜셀러(Sabine Hossenfelder)는 암흑물질에 대한 모든 이야기들은 오류임이 입증될 수 없는, 대중을 괴롭히는 허세라고 비판한다.

이 미스터리를 풀어보자. 약한 상호작용을 하는 무거운 입자와 열적 기원이라는 모호한 단어에 뒤이어, 물리학에서 암흑물질이 확실히 존재할 것이라는 주장은 “암 치료 효과가 확실히 있는 신약을 개발할 것이다"라고 주장과 유사한 것이다. 사실 이것은 이론적으로만 존재하고, 실제로는 전혀 관측되지 않고 있는, 암을 치료하려고 하는 것과 같은 것이다. 이것이 이 암흑물질 결과가 "보장"되는 방식이다. 그들은 처음부터 암흑물질이 존재하지 않을 수도 있다는 구체적인 이론을 배제한다.

많은 이론들이 원칙적으로 "오류임을 입증하는 것이 불가능"하다고 그녀는 설명한다. 그렇다고 그들이 과학자가 아니라고 말하는 것이 아니다. ”분명히 비과학적인 거짓 가설들이 많이 있다”고 그녀는 예를 들어 말한다. 예측할 이유가 전혀 없는데, 내일 일어날 일을 예측하는 것과 같다. 지금까지 우주론자들은 다른 가능성을 배제하고, 암흑물질을 찾으려고만 노력하고 있다. 그것이 과학적 접근일까?

암흑물질에 대한 입자물리학자들의 가설도 마찬가지이다. 그들은 값 비싼 거대한 충돌기가 해결해줄 것이라고 생각한다. 입자물리학자들은 말 그대로 암흑물질에 대한 수천 개의 이론을 갖고 있지만, 그들 중 하나만을 제외하고 배제되었다. 이제 더 거대한 충돌기가 더 많은 이론들을 배제하는 것을 보장할 수 있을까? 이것으로부터 얻을 수 있는 보장된 지식은 무엇일까? 음, 그것은 우리가 암흑물질 가설을 배제하는 것으로부터 얻을 수 있는 이득과 동일하다. 우리가 여전히 암흑물질이 무엇인지 전혀 모른다는 것이다. 우리는 시작부터 그것이 입자인지조차도 모른다.

결론

어느 시점에서 천문학자들은 많은 자금과 노력을 들여 실시하는 어두운 탐사를 더 이상 추구할 가치가 없다고 결정할 수도 있을 것이다. 성경이 말씀하는 밝은 소식은 잊혀져갈 가능성이 높은 암흑에 대한 소식을 압도할 것이다.

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아마도 해결책은 모이보이(moyboys)들의 주장을 쓰레기통에 던져버리고, 우리가 젊은 우주에 살고 있다는 생각을 진지하게 받아들이는 것이다. 그것은 값싼 속임수가 아니다. 많은 비용도 절약할 수 있을 것이다.

*관련기사 : 우주의 유령 '암흑물질'을 찾는 새로운 방법 (2020. 11. 2. 비즈한국)

http://www.bizhankook.com/bk/article/20881

지하 1000m, 우주 비밀 밝혀낼 거대 실험실을 가다 (2020. 9. 28. 주간조선)

http://weekly.chosun.com/client/news/viw.asp?nNewsNumb=002627100011&ctcd=C08

*참조 : 우주 모든 곳에 암흑물질을 가정하는 이유는?

http://creation.kr/Cosmos/?idx=1294046&bmode=view

물질주의적 빅뱅 우주론이 필연적으로 이끄는 곳은? 암흑물질, 암흑에너지, 암흑행성, 암흑항성, 암흑은하, 암흑우주..

http://creation.kr/Cosmos/?idx=1294044&bmode=view