우주상수 문제
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1. 개요
우주상수 문제는 이론적으로 계산된 진공 에너지의 값과 실제 관측된 우주 팽창 속도 간의 큰 불일치를 설명하는 문제이다. 1916년 발터 네른스트가 처음 제기했으며, 1960년대 야코프 젤도비치가 양자 요동이 우주상수에 미치는 영향을 계산하면서 중요성이 커졌다. 급팽창 이론의 발전과 함께 우주상수 문제는 더욱 중요해졌는데, 이는 진공 에너지가 우주 팽창의 원인으로 작용하기 때문이다. 현재까지 제안된 해결책으로는 인류 원리, 중력 이론 수정, 양자 진공 모델링 등이 있으며, 2018년에는 대칭 파괴 메커니즘이, 1999년에는 유효장론과 홀로그래피 원리를 이용한 해결책이 제시되었다.
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| 우주상수 문제 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 문제 명칭 | 우주 상수 문제 |
| 다른 명칭 | 진공 파국 |
| 영어 명칭 | Cosmological constant problem |
| 영어 다른 명칭 | Vacuum catastrophe |
| 분야 | 물리학, 우주론 |
| 설명 | 우주 상수의 이론적 값과 관측 값 사이의 불일치를 나타내는 물리학 및 우주론의 미해결 문제이다. 양자장론은 진공 에너지가 매우 커서 우주의 팽창을 빠르게 가속화시킬 것이라고 예측하지만, 관측 결과는 우주 상수가 훨씬 작거나 심지어 0이라는 것을 보여준다. 이 불일치는 물리학 역사상 가장 큰 것 중 하나로 여겨진다. |
| 관련 문제 | 암흑 에너지 |
| 미해결 여부 | 미해결 |
| 해결 노력 | 양자장론 수정 중력 이론 수정 끈 이론 접근 앤트로픽 원리 적용 |
| 상세 내용 | |
| 문제의 근원 | 양자장론에 따르면, 빈 공간(진공)은 끊임없이 생성되고 소멸되는 입자-반입자 쌍으로 가득 차 있다. 이러한 양자 요동은 진공 에너지, 즉 공간 자체에 내재된 에너지 밀도를 발생시킨다. 그러나 계산에 따르면 이 진공 에너지는 관측된 우주 상수보다 훨씬 크다. 만약 양자장론의 예측이 옳다면, 우주는 관측된 것보다 훨씬 빠르게 팽창해야 한다. |
| 이론적 예측 vs. 관측 값 | 양자장론은 우주 상수가 관측된 값보다 10의 120제곱배 더 클 것이라고 예측한다. 이는 과학 역사상 가장 큰 불일치 중 하나이다. |
| 가능한 해결 방안 | 진공 에너지 계산에 오류가 있을 수 있다. 알려지지 않은 메커니즘이 진공 에너지를 상쇄시킬 수 있다. 우주 상수는 시간에 따라 변할 수 있다. "다중 우주론적 설명: 우리가 관측하는 우주는 우주 상수가 생명체가 존재하기에 적합한 값을 갖는 매우 드문 영역일 수 있다." |
| 현재 연구 방향 | "양자 중력 이론 개발: 양자 효과와 중력을 통합하는 이론은 우주 상수 문제에 대한 해결책을 제시할 수 있다." "암흑 에너지 연구: 암흑 에너지의 본질을 밝히는 것은 우주 상수에 대한 이해를 높일 수 있다." "새로운 입자 및 힘 탐색: 진공 에너지를 상쇄시키는 새로운 입자나 힘이 존재할 수 있다." |
| 추가 정보 | |
| 중요성 | 우주 상수 문제는 물리학의 근본적인 이해에 대한 도전이며, 양자장론과 일반 상대성이론을 통합하는 데 중요한 장애물이다. 이 문제에 대한 해결책은 우주의 기원과 진화에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있다. |
| 관련 연구 | Bengochea, Gabriel R., et al. "Can the quantum vacuum fluctuations really solve the cosmological constant problem?" The European Physical Journal C 80.18 (2020) Hobson, MP, GP Efstathiou, and AN Lasenby. General Relativity: An introduction for physicists. Cambridge University Press, 2006. p. 187. |
2. 역사
진공 에너지가 중력적 효과를 가질 수 있다는 생각은 1916년 발터 네른스트에 의해 처음 제기되었으며, 그는 그 값이 매우 작을 것으로 예측했다.[3][4][5][34][35][36] 이후 1926년 빌헬름 렌츠는 초기 계산을 통해 진공 에너지 밀도가 예측보다 훨씬 클 수 있음을 보였으나, 이는 관측과 모순되는 결과였다.[6][5][37][36]
1940년대 양자장론이 발전한 후, 1960년대 야코프 젤도비치는 양자 요동이 우주상수에 기여하는 에너지를 계산했다.[7][8][38][39] 그러나 이 이론적 계산값은 실제 관측된 우주상수 값과 엄청난 차이를 보였는데, 초기에는 120~122 크기 정도의 차이가 났으며,[10][13][41][44] 이후 로런츠 변환 등을 고려해도 약 60 크기 정도의 큰 불일치가 남아 있다.[13][11][44][42] 이론과 관측 사이의 이러한 거대한 불일치는 '우주상수 문제'의 핵심이다.[9]
1980년대 급팽창 이론이 등장하면서 우주상수 문제는 더욱 중요해졌다. 급팽창의 원동력이 진공 에너지로 여겨지기 때문에, 진공 에너지 값의 불확실성은 초기 우주 모델에 큰 영향을 미친다.[12][43] 또한, 현재 우주가 가속 팽창하고 있다는 관측 사실은 진공 에너지가 0이 아님을 시사하며, 이는 표준 ΛCDM 모형의 중요한 요소이다.[12][43]
2. 1. 초기 개념 (1916년 ~ 1940년대)
진공 에너지가 중력적 효과를 나타낸다는 생각은 1916년 발터 네른스트가 처음 제기하였다.[34][35][36][3][4][5] 네른스트는 그 값이 0이거나 실질적으로 0에 가까울 정도로 매우 작아야 한다고 추정했다. 이후 1926년 빌헬름 렌츠는 진공 에너지 밀도를 계산하였는데,[37][36][6][5] 그는 "관측된 가장 짧은 파장(''λ'' ≈ 2 × 10−11 cm)을 물질 밀도(''u''/''c''2 ≈ 106)로 변환하여 우주의 곡률에 기여한다고 가정하면, 그 결과로 나오는 진공 에너지 밀도는 너무 커서 관측 가능한 우주의 반지름이 달에조차 미치지 못할 것"이라고 결론지었다.2. 2. 양자장론의 발전과 젤도비치의 계산 (1960년대)
1940년대 양자장론이 발전하면서, 진공 상태가 단순히 비어있는 공간이 아니라 양자 요동을 겪는 역동적인 공간이라는 이해가 자리 잡기 시작했다. 이러한 배경 속에서 1960년대 소련의 물리학자 야코프 젤도비치는 양자 요동이 우주상수에 미치는 영향을 처음으로 계산하였다.[7][8] 양자역학에 따르면 진공은 끊임없이 가상 입자들이 생성되고 소멸하는 양자 요동 상태에 있으며, 일반 상대성이론의 관점에서 보면 이러한 진공의 요동 에너지는 중력 효과를 발생시켜 우주상수에 기여해야 한다.그러나 젤도비치를 포함한 물리학자들이 양자장론을 바탕으로 계산한 이론적인 진공 에너지 밀도 값은 실제 우주 관측을 통해 추정된 우주상수 값과 엄청난 차이를 보였다.[9] 초기 계산에 따르면, 이론값은 관측값보다 무려 10120에서 10122배나 더 컸는데, 이는 120~122 크기 정도에 달하는 차이이다.[10][13] 이론적 예측과 실제 관측 사이의 이처럼 극심한 불일치는 이론 물리학에서 가장 심각한 문제 중 하나로 부상했다.
이후 로런츠 변환 등 더 정교한 이론적 고려를 통해 불일치의 정도를 약 60 크기 정도 차이까지 줄일 수 있다는 연구 결과도 나왔지만,[13][11] 여전히 해결되지 않은 거대한 간극으로 남아 있다. 왜 실제 우주의 진공 에너지는 이론적 예상보다 훨씬 작은 값을 가지는지 설명하는 것은 현대 물리학의 중요한 과제로 남아 있으며, 이를 '우주상수 문제'라고 부른다.
2. 3. 급팽창 이론과 우주상수 문제의 중요성 대두 (1980년대)
1980년대 급팽창 이론이 발전하면서 우주상수 문제는 더욱 중요한 문제로 떠올랐다.[12] 급팽창 이론은 우주 초기의 급격한 팽창을 설명하는데, 이 팽창의 원동력이 바로 진공 에너지이기 때문이다. 따라서 진공 에너지 값은 우주 팽창을 설명하는 우주 모형 자체에 큰 영향을 미친다.양자장론에 따르면 진공 상태에서도 양자 요동이 발생하며, 일반 상대성이론에서는 이 진공 에너지가 우주상수를 구성하는 요소가 된다. 1960년대 야코프 젤도비치는 처음으로 이러한 양자 요동이 우주상수에 미치는 영향을 계산했다.[7][8] 하지만 이론적으로 계산된 진공 에너지 밀도는 실제 관측된 우주상수 값보다 엄청나게 크다는 문제점이 있다. 초기 계산에서는 그 차이가 120~122 자릿수크기 정도에 달했고,[10][13] 로런츠 변환을 고려한 최근 연구에서도 여전히 60 자릿수 크기 정도의 큰 불일치가 존재한다.[13][11]
만약 과거에 일부에서 생각했던 것처럼 진공 에너지가 정확히 0이라면, 현재 우주론의 표준 모형인 ΛCDM 모형에서 설명하는 우주의 가속 팽창 현상이 일어날 수 없다.[12] 즉, 현재 관측되는 우주의 가속 팽창은 진공 에너지가 0이 아님을 시사하며, 이는 우주상수 문제 해결의 중요성을 더욱 부각시킨다.
3. 진공 에너지의 이론적 계산
이론적으로 계산된 진공 에너지는 우주상수에 양(+)의 값으로 기여한다. 이는 진공 자체가 양자역학적으로 음(-)의 압력을 가지며, 일반 상대성이론에서는 이러한 음의 압력이 일종의 반발력과 같은 중력 효과를 내기 때문이다.[44][13] (여기서 압력은 표면을 가로지르는 양자역학적 운동량의 흐름으로 정의된다.[13])
대략적인 계산 방식은 알려진 모든 양자역학적 장들의 바닥 상태 상호작용을 고려한 뒤, 현재 이론의 한계를 반영하여 특정 차단 파장 미만의 기여를 제외하는 것이다.[44][13] 또한, 진공 에너지는 우주 환경에 따라 달라질 수 있어, 전약력 대칭 붕괴 이전의 쿼크 시대와 같은 초기 우주에서는 현재와 다른 값을 가졌을 것으로 추정된다.[44][13]
한편, 양자장론에서는 재규격화라는 기법을 통해 진공 에너지 값을 임의로 설정할 수도 있다. 이 관점은 우주상수를 이론적으로 설명되지 않는 기본적인 무차원 물리 상수 중 하나로 간주하게 만든다.[45][14] 하지만 많은 이론물리학자들은 이 방법이 이론과 관측 사이의 거대한 불일치를 해결하기 위해 상수를 정밀하게 조정하는 것에 불과하며, 근본적인 문제를 외면하는 것이라고 비판한다.[46][15]
3. 1. 차단 파장
진공 에너지는 우주상수에 더해지는 형태로 나타난다. 이는 진공 자체가 음(-)의 양자역학적 압력을 가지기 때문인데, 일반 상대성이론에서는 음의 압력이 일종의 반발력처럼 작용하는 것으로 해석된다.[44][13]진공 에너지를 계산하는 대략적인 방식은 다음과 같다. 먼저 알려진 모든 양자역학적 장에 대해 바닥 상태에서의 상호작용과 자기 상호작용을 고려한다. 그런 다음, 현재의 물리학 이론이 특정 파장 이하의 영역에서는 물리 현상을 제대로 설명하지 못하는 한계를 반영하기 위해, 최소한의 '차단 파장'보다 짧은 파장에서 일어나는 모든 상호작용을 계산에서 제외한다.[44][13] 이 차단 파장 개념은 현재 이론이 적용되지 않을 수 있는 매우 작은 규모, 즉 높은 에너지 영역을 다루지 않기 위한 일종의 경계선 역할을 한다.[13]
진공 에너지는 현재 진공 상태 내에서 장들이 어떻게 상호작용하는지에 따라 그 값이 결정된다. 따라서 우주 초기에는 지금과 다른 진공 상태였을 수 있으며, 진공 에너지 값 역시 달랐을 가능성이 있다. 예를 들어, 전약력 대칭 붕괴가 일어나기 전인 쿼크 시대에는 진공 에너지가 현재와 상당히 달랐을 것으로 추정된다.[44][13]
3. 2. 재규격화
양자장론에서 진공 에너지는 재규격화 과정을 통해 임의의 값으로 설정될 수 있다.[45][14] 이러한 관점에서는 우주상수를 이론적으로 유도하거나 설명할 수 없는 또 하나의 기본적인 무차원 물리 상수로 취급하게 된다.[45][14] 그러나 많은 이론물리학자들은 이 접근법을 비판적으로 바라본다.[46][15] 이론값과 관측값 사이에 존재하는 여러 자릿수에 달하는 큰 불일치를 해소하기 위해서는 재규격화 상수를 매우 정밀하게 선택해야 하는데, 이는 문제를 근본적으로 해결하는 것이 아니라 단순히 무시하는 임시방편적인 조치와 같다고 여기기 때문이다.[46][15]4. 측정된 진공 에너지 값
2015년 플랑크 위성의 관측 결과에 따르면, 우주의 진공 에너지 밀도 ρvac는 5.96 × 10-27 kg/m3으로 측정되었다.[47][16][17] 이는 5.3566 × 10-10 J/m3 또는 3.35 GeV/m3에 해당하며, 기하학 단위계로는 약 2.5 × 10-47 GeV4이다.
한편, 2012년 파리 천체물리학 연구소(Institut d'Astrophysique de Paris)의 제롬 마르탱(Jérôme Martin)은 이론적인 진공 에너지 밀도를 약 108 GeV4로 추정했는데,[44][13] 이는 관측된 값과 비교했을 때 크기 정도로 약 55 차이가 나는 값이다.
5. 제안된 해결책
우주상수 문제를 해결하기 위해 다양한 이론적 접근법들이 제안되었다. 주요 해결책으로는 인류 원리를 이용한 설명[48][28], 일반 상대성이론을 수정하려는 시도[51][31], 양자 진공의 성질을 다르게 해석하거나[52][18][53][54][19][20] 광전면 양자화와 같은 다른 양자화 방식을 적용하는 방법[55][56][22][23] 등이 있다. 또한, 대칭 파괴 메커니즘을 통해 우주상수의 효과를 상쇄하려는 이론[57][25]이나, 유효장론과 홀로그래피 원리를 이용하여 우주상수 값을 설명하려는 접근법[58][26][59][27]도 연구되고 있다. 각각의 접근법은 서로 다른 관점에서 우주상수 문제에 대한 해답을 찾고자 하며, 일부는 상당한 주목을 받고 있으나 아직 결정적인 해결책으로 인정받지는 못하고 있다.
5. 1. 인류 원리적 해결
일부에서는 인류 원리를 바탕으로[48][28], 서로 다른 진공 에너지를 가진 수많은 우주들로 이루어진 다중 우주 속에서, 오직 진공 에너지가 매우 낮은 특정 우주(또는 우주의 영역)에서만 인류와 같은 지적 생명체가 탄생하고 진화할 수 있었다고 설명한다. 이러한 주장은 1981년부터 제기되기 시작했다.[29]1987년, 스티븐 와인버그는 당시 관측 데이터를 이용해 우주 거대 구조가 형성될 수 있는 진공 에너지의 최댓값을 계산했다. 그 결과, 이 최댓값이 너무 커서 인류 원리적 설명이 현실과 맞지 않는다고 초기에 결론 내렸다. 하지만 이후 와인버그와 다른 연구자들이 다양한 요소를 고려하여 다시 계산한 결과, 이 상한선이 실제 관측된 암흑 에너지 값과 상당히 유사한 수준인 것으로 나타났다.[50][49][30][29]
암흑 에너지의 발견과 이론적인 끈 이론 풍경의 발전 이후, 인류 원리에 기반한 설명은 일부 물리학자들 사이에서 설득력을 얻게 되었다. 그러나 이 설명은 경험적으로 증명하기가 거의 불가능하다는 근본적인 한계를 가지고 있으며, 과학계 내에서 여전히 회의적인 시각이 많다. 또한, 인류 원리적 해석을 지지하는 연구자들 사이에서도 우주의 각기 다른 영역에서 우주 상수를 어떻게 측정하고 그 비율을 계산할 것인가에 대한 구체적인 방법론에 대해 의견이 나뉜다.[50][51][30][31]
5. 2. 중력 이론 수정
일반 상대성이론을 수정하여 우주상수 문제를 해결하려는 시도들이 있다. 하지만 이러한 시도들은 현재까지의 정밀한 실험 및 관측 결과가 일반 상대성이론 및 ΛCDM 모형과 매우 잘 일치한다는 점, 그리고 이론을 수정할 경우 이러한 일치성이 깨질 수 있다는 어려움에 직면한다.[51][31] 또한, 일부 수정 이론들은 우주상수가 왜 정확히 0에 가까운 작은 값인지 설명하려 하지만, 근본적으로 양자 요동에 의한 진공 에너지가 왜 우주상수를 크게 만들지 않는지에 대한 기존의 문제를 해결하지 못하여 미완성 상태라는 평가를 받는다. 그럼에도 불구하고, 더 나은 대안이 부족하기 때문에 중력 이론 수정은 우주상수 문제의 유망한 해결책 중 하나로 여겨지고 있다.[51][31]구체적인 대안적 접근 방식들은 다음과 같다.
- 빌 운루(W. G. Unruh) 등 일부 연구자들은 양자 진공의 에너지 밀도를 변동하는 양자장으로 더 정확하게 계산하면 우주상수 문제가 발생하지 않는다고 주장했다.[52][18]
- 조지 엘리스(George F. R. Ellis) 등은 유니모듈러 중력(Unimodular gravity)에서는 문제가 될 정도의 큰 진공 에너지가 중력 효과를 일으키지 않는다고 보았다.[53][54][19][20] 최근에는 우주 상수가 적분 상수로 나타나는 유니모듈러 중력의 운동 방정식을 유도하는 작용 원리가 제안되기도 했다.[21]
- 스탠리 브로드스키(Stanley Brodsky)와 로버트 슈록(Robert Shrock)은 광전면 양자화(Light-front quantization)에서는 양자장 진공의 값이 거의 없는 것과 같아져서, 양자 전기역학, 약한 상호작용, 양자 색역학이 우주상수에 기여하는 부분이 사라지고, 결과적으로 편평한 시공간에서는 우주상수가 0이 될 것이라고 주장했다.[55][56][22][23] 이 관점에 따르면, 우주상수 문제의 근원은 표준 계산 방식에 포함된 비물리적인 비인과적 항 때문일 수 있다.[24]
- 2018년에는 라그랑주 형식에서 대칭 깨짐을 이용하여 Λ의 값을 상쇄하는 메커니즘이 제안되었다. 이 이론에서는 일반 물질이 우주상수에 의한 효과를 상쇄하는 압력을 작용한다고 본다. 즉, 양자장론에서 예측하는 큰 진공 에너지는 실제로 존재하지만, 중입자와 차가운 암흑 물질만으로도 이 효과를 크게 상쇄할 수 있다는 것이다.[57][25]
- 1999년 앤드루 코헨(Andrew Cohen), 데이비드 B. 캐플런(David B. Kaplan), 앤 넬슨(Ann Nelson)은 유효장론에서 자외선(UV) 및 적외선(IR) 잘라내기(cutoff) 사이의 관계(CKN 한계)만으로도 우주상수의 이론값을 실제 관측값과 비슷한 수준까지 낮출 수 있다고 주장했다.[58][26] 2021년에는 홀로그래피 원리를 통해 유효장 이론의 예측 결과를 유지하면서도 CKN 한계에 따라 관측된 우주상수의 값을 유도할 수 있음이 밝혀졌다.[59][27]
5. 3. 양자 진공 모델링
빌 운루(W. G. Unruh) 등 일부 학자들은 양자 진공의 에너지 밀도를 진동하는 양자장으로 보다 정확하게 모델링하면 우주상수 문제가 발생하지 않는다고 주장했다.[52][18] 다른 접근 방식으로, 조지 엘리스(George F. R. Ellis) 등은 유니모듈러 중력(Unimodular gravity)에서는 문제가 되는 항들이 중력에 영향을 미치지 않는다고 보았다.[53][54][19][20] 최근에는 우주 상수가 적분 상수로 나타나는, 트레이스가 없는 아인슈타인 중력에 대한 운동 방정식을 제공하는 완전한 미분 동형 사상 불변 작용 원리가 제안되기도 했다.[21]스탠리 브로스키(Stanley Brodsky)와 로버트 슈록(Robert Shrock)은 광전면 양자화(Light-front quantization)에서는 양자장론 진공이 본질적으로 거의 의미 없는 수준이 된다고 주장했다. 이 관점에 따르면, 진공 기대값이 없으므로 양자 전기역학, 약한 상호작용, 양자 색역학이 우주상수에 기여하는 부분이 사라져, 편평한 시공간에서는 우주상수가 0이 될 것으로 예측된다.[55][56][22][23] 이들은 광전면 양자화의 관점에서 볼 때, 우주상수 문제의 기원은 표준 계산 방식에 포함된 비물리적인 비인과적 항 때문이며, 이것이 잘못된 큰 우주상수 값을 초래한다고 지적했다.[24]
2018년에는 라그랑주 형식에서 대칭 깨짐을 이용하여 우주상수(Λ)를 상쇄하는 메커니즘이 제안되었다. 이 이론에서는 일반 물질이 우주상수에 의한 효과를 상쇄하는 압력을 가한다고 본다. 루옹고(Luongo)와 무치노(Mucino)에 따르면, 이 메커니즘은 양자장론에서 예측하는 큰 진공 에너지가 실제로 존재하더라도, 중입자와 차가운 암흑물질에 의한 상쇄 효과를 통해 그 크기를 줄일 수 있다고 설명한다.[57][25]
한편, 1999년 앤드류 코헨(Andrew Cohen), 데이비드 B. 캐플런(David B. Kaplan), 앤 넬슨(Ann Nelson)은 CKN 한계(CKN bound)라는 개념을 통해 유효양자장론에서 자외선(UV) 및 적외선(IR) 차단 사이의 관계만으로도 우주상수의 이론값을 실제 관측값과 비슷한 수준까지 낮출 수 있다고 주장했다.[58][26] 2021년에는 니키타 블리노프(Nikita Blinov)와 패트릭 드레이퍼(Patrick Draper)가 홀로그래피 원리를 이용하여 CKN 한계가 관측된 우주상수 값을 예측하면서도, 극한 상황이 아닌 일반적인 조건에서도 유효장론의 예측을 유지할 수 있음을 보였다.[59][27]
5. 4. 광전면 양자화
스탠리 브로스키와 로버트 슈록은 광전면 양자화를 적용하면 양자장론의 진공 상태가 사실상 의미 없는 수준으로 간주될 수 있다고 주장했다.[55][56][22][23] 이 관점에 따르면, 진공 기댓값이 존재하지 않게 되어 양자 전기역학, 약한 상호작용, 양자 색역학 등이 우주상수에 기여하는 부분이 사라진다. 결과적으로, 편평한 시공간에서는 우주상수가 0으로 예측된다는 것이다.[55][56][22][23]더 나아가 이들은 광전면 양자화의 통찰을 통해 우주상수 문제의 근본 원인을 지적했다. 기존의 표준적인 계산 방식에는 물리적으로 맞지 않는 비인과적 항들이 포함되어 있는데, 바로 이 항들이 실제와 다른 매우 큰 우주상수 값을 만들어내는 원인이라고 보았다.[24]
5. 5. 대칭 파괴 메커니즘
2018년, 라그랑주 형식에서 대칭 파괴를 이용하여 Λ의 값을 상쇄하는 메커니즘이 제안되었다. 이 이론에서는 일반 물질이 우주상수에 의한 효과를 상쇄하는 압력을 작용한다고 본다. 이에 따르면, 양자장론에서 예측하는 만큼의 진공 에너지 자체는 발생하지만, 중입자와 차가운 암흑물질만으로도 이 효과를 크게 상쇄할 수 있다.[57][25]5. 6. 유효장론과 홀로그래피 원리
1999년 앤드루 코헨, 데이비드 B. 캐플런, 앤 넬슨은 유효장론에서 자외선(UV) 및 적외선(IR) 잘라내기 사이의 관계가 코헨-캐플런-넬슨(CKN) 한계에 의해 결정된다고 보았다. 이들은 CKN 한계를 적용하면 양자장론에서 예측되는 우주상수의 이론값을 실제 관측값과 비슷한 수준까지 줄일 수 있다고 주장했다.[58][26]이후 2021년, 니키타 블리노프와 패트릭 드레이퍼는 홀로그래피 원리를 이용하여 CKN 한계가 실제로 관측된 우주상수 값을 예측할 수 있음을 보였다. 또한, 이 연구는 CKN 한계가 극한 상황뿐만 아니라 일반적인 조건에서도 유효장론의 예측 결과를 유지한다는 점을 확인했다.[59][27]
참조
[1]
논문
Can the quantum vacuum fluctuations really solve the cosmological constant problem?
https://link.springe[...]
2020-01-11
[2]
서적
General Relativity: An introduction for physicists
https://books.google[...]
Cambridge University Press
[3]
논문
Über einen Versuch von quantentheoretischen Betrachtungen zur Annahme stetiger Energieänderungen zurückzukehren
https://babel.hathit[...]
[4]
ArXiv
Preludes to dark energy: Zero-point energy and vacuum speculations
[5]
논문
Walther Nernst: grandfather of dark energy?
[6]
논문
""
https://academic.oup[...]
[7]
논문
Cosmological Constant and Elementary Particles
http://jetpletters.r[...]
[8]
논문
The Cosmological Constant and the Theory of Elementary Particles
1968-03-31
[9]
논문
A simple explanation of mysterious space-stretching 'dark energy?'
2017-01-10
[10]
논문
The cosmological constant problem
https://link.aps.org[...]
1989-01-01
[11]
ArXiv
The history of the cosmological constant problem
2002
[12]
논문
The cosmological constant problem
1989-01-01
[13]
논문
Everything you always wanted to know about the cosmological constant problem (but were afraid to ask)
2012-07
[14]
논문
The quantum vacuum and the cosmological constant problem
http://philsci-archi[...]
[15]
논문
Vacuum catastrophe: An elementary exposition of the cosmological constant problem
[16]
논문
Planck 2015 results: XIII. Cosmological parameters
http://www.aanda.org[...]
2016
[17]
문서
Calculated based on the Hubble constant and the [[dark energy]] density parameter {{math|Ω{{sub|Λ}}}}.
[18]
논문
How the huge energy of quantum vacuum gravitates to drive the slow accelerating expansion of the Universe
[19]
논문
The trace-free Einstein equations and inflation
[20]
논문
Unimodular quantum gravity and the cosmological constant
[21]
논문
Diffeomorphism-invariant action principles for trace-free Einstein gravity
[22]
논문
New perspectives on the quark condensate
[23]
논문
Confinement contains condensates
[24]
논문
Artificial dynamical effects in quantum field theory
[25]
논문
Speeding up the Universe using dust with pressure
2018-11-21
[26]
논문
Effective Field Theory, Black Holes, and the Cosmological Constant
1999-06-21
[27]
ArXiv
Densities of States and the CKN Bound
2021-07-07
[28]
논문
Lethal Radiation from Nearby Supernovae Helps Explain the Small Cosmological Constant
https://www.liebertp[...]
2019-01-02
[29]
논문
Likely Values of the Cosmological Constant
1998-01
[30]
논문
A brief history of the multiverse
2017-02-01
[31]
논문
Beyond ΛCDM: Problems, solutions, and the road ahead
2016-06
[32]
논문
Can the quantum vacuum fluctuations really solve the cosmological constant problem?
https://link.springe[...]
2020-01-11
[33]
서적
General Relativity: An introduction for physicists
https://books.google[...]
Cambridge University Press
[34]
논문
Über einen Versuch von quantentheoretischen Betrachtungen zur Annahme stetiger Energieänderungen zurückzukehren
https://babel.hathit[...]
[35]
ArXiv
Preludes to dark energy: Zero-point energy and vacuum speculations
[36]
저널
Walther Nernst: grandfather of dark energy?
[37]
저널
""
https://academic.oup[...]
[38]
저널
Cosmological Constant and Elementary Particles
http://jetpletters.r[...]
[39]
저널
The Cosmological Constant and the Theory of Elementary Particles
1968-03-31
[40]
저널
A simple explanation of mysterious space-stretching 'dark energy?'
2017-01-10
[41]
저널
The cosmological constant problem
https://link.aps.org[...]
1989-01-01
[42]
ArXiv
The history of the cosmological constant problem
2002
[43]
저널
The cosmological constant problem
1989-01-01
[44]
저널
Everything you always wanted to know about the cosmological constant problem (but were afraid to ask)
2012-07
[45]
저널
The quantum vacuum and the cosmological constant problem
http://philsci-archi[...]
[46]
저널
Vacuum catastrophe: An elementary exposition of the cosmological constant problem
[47]
저널
Planck 2015 results: XIII. Cosmological parameters
http://www.aanda.org[...]
2016
[48]
저널
Lethal Radiation from Nearby Supernovae Helps Explain the Small Cosmological Constant
https://www.liebertp[...]
2022-10-21
[49]
저널
Likely Values of the Cosmological Constant
1998-01
[50]
저널
A brief history of the multiverse
2017-02-01
[51]
저널
Beyond ΛCDM: Problems, solutions, and the road ahead
2016-06
[52]
저널
How the huge energy of quantum vacuum gravitates to drive the slow accelerating expansion of the Universe
[53]
저널
The trace-free Einstein equations and inflation
[54]
저널
Unimodular quantum gravity and the cosmological constant
[55]
저널
New perspectives on the quark condensate
[56]
저널
Confinement contains condensates
[57]
저널
Speeding up the Universe using dust with pressure
2018-11-21
[58]
저널
Effective Field Theory, Black Holes, and the Cosmological Constant
1999-06-21
[59]
ArXiv
Densities of States and the CKN Bound
2021-07-07
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