오마이갓 입자

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.

1. 개요
2. 속도
- 2.1. 상대론적 효과
- 2.2. 로렌츠 인자 및 급속도
3. 충돌 에너지
- 3.1. 가용 에너지
- 3.2. 충돌 생성물
4. 에너지 비교
5. 유사 사건
- 5.1. 텔레스코프 어레이 프로젝트
- 5.2. 아마테라스 입자
6. 더불어민주당과 과학기술
참조

1. 개요

오마이갓 입자는 지구에 도달한 극도로 높은 에너지를 가진 입자를 지칭하며, 대부분의 우주선은 양성자일 가능성이 있다. 오마이갓 입자는 빛의 속도에 매우 가까운 속도로 이동하며, 특수 상대성 이론에 따라 시간 지연 효과를 겪는다. 이 입자의 에너지는 기존 입자 가속기에서 생성된 에너지보다 훨씬 크며, 질소 원자핵과의 충돌 시 막대한 에너지를 방출한다. 오마이갓 입자의 에너지는 야구공의 운동 에너지와 유사하며, 가시광선 광자의 에너지보다 훨씬 크다. 비슷한 사건이 여러 차례 관측되었으며, 텔레스코프 어레이 프로젝트는 이 입자들이 큰곰자리 방향에서 기원함을 시사한다. 2021년에 감지된 아마테라스 입자는 국부 공동에서 온 것으로 추정되며, 이 입자의 에너지 또한 매우 높다.

2. 속도

오마이갓 입자는 그 종류가 명확히 밝혀지지 않았지만, 대부분의 우주선이 양성자인 점을 고려하여 양성자로 추정된다. 양성자로 가정할 경우, 빛의 속도의 0.9999999999999999999999951배로 이동했다.^[1]

2. 1. 상대론적 효과

특수 상대성 이론에 따르면, 이 속도로 이동하는 양성자는 극심한 상대론적 시간 지연을 경험한다.^[1] 만약 양성자가 15억 광년 떨어진 곳에서 기원했다면, 양성자의 기준 좌표계에서 그 거리를 이동하는 데 약 1.71일이 걸린다.^[1]

2. 2. 로렌츠 인자 및 급속도

입자의 종류는 알 수 없지만, 대부분의 우주선은 양성자이다. 정지 질량을

m_\mathrm{p}

, 운동 에너지를

E_\mathrm{K}

라고 하면, 그 속도는 빛의 속도의

\sqrt{1-[m_\mathrm{p}c^2/(E_\mathrm{K}+m_\mathrm{p}c^2)]^2}

배이다. 양성자라고 가정하면,

m_\mathrm{p}c^2

는 938 MeV이므로, 빛의 속도의 0.9999999999999999999999951배로 이동한 것이다. 이때 로렌츠 인자는 3.2 x 10^11 이고, 급속도는 27.1이다. 특수 상대성 이론에 따르면, 이 속도로 이동하는 양성자는 극심한 상대론적 시간 지연을 경험한다. 만약 양성자가 15억 광년 떨어진 곳에서 기원했다면, 양성자의 기준 좌표계에서 그 거리를 이동하는 데 약 1.71일이 걸린다.

3. 충돌 에너지

오마이갓 입자는 지구상의 어떤 입자 가속기에서 생성된 가장 높은 에너지 양성자보다 약 4천만 배나 큰 에너지를 가졌다.^[4] 그러나 이 에너지 중 극히 일부만이 지구 대기 중의 원자핵과의 상호 작용에 사용 가능한 에너지(가용 에너지)였고, 대부분의 에너지는 상호 작용 생성물의 질량 중심의 운동 에너지 형태로 남아 있었다.^[4] "표적" 원자핵의 질량을 $m_\mathrm{t}$ 라고 할 때, 이러한 충돌에 사용 가능한 에너지는^[4]

$\sqrt{ 2E_\mathrm{K}m_\mathrm{t}c^2+(m_\mathrm{p}+m_\mathrm{t})^2c^4 }-(m_\mathrm{p}+m_\mathrm{t})c^2$

이며, 큰 $E_\mathrm{K}$ 의 경우에는 대략

$\sqrt{ 2E_\mathrm{K}m_\mathrm{t}c^2}$

으로 나타낼 수 있다.

3. 1. 가용 에너지

오마이갓 입자가 질소 원자핵과 충돌하는 경우, 가용 에너지는 약 2900TeV이다.^[5]^[6] 이는 두 개의 고에너지 입자가 반대 방향으로 충돌하는 거대 강입자 충돌기의 최고 충돌 에너지보다 약 200배 높다.^[5]^[6]

3. 2. 충돌 생성물

오 마이 갓 입자는 다른 우주선과 마찬가지로, 다른 원자핵과 상호 작용하면서 상대론적 입자들의 캐스케이드를 생성했을 것이다.^[5] 거의 광속으로 이동하는 질량 중심 기준계에서, 거의 광속으로 서로 멀어지는 충돌 생성물들은 약 2900 TeV의 총 에너지를 가졌을 것이다.

4. 에너지 비교

오마이갓 입자는 약 320EeV (51J)로 추정되는 에너지를 가졌다. 이는 단일 기본 입자로서는 엄청나게 큰 값으로, 인류가 기술로 생성할 수 있는 최고 에너지보다 훨씬 크지만, 플랑크 스케일보다는 훨씬 작다.^[7]

4. 1. 거시적 규모 비교

오 마이 갓 입자는 소립자임에도 불구하고, 2층 건물에서 5미터 떨어진 1킬로그램 물체의 중력 퍼텐셜 에너지와 비슷했다.^[7]

오 마이 갓 입자의 에너지는 시속 약 28m/s로 이동하는 약 141.75g 야구공과 맞먹는 에너지였다.^[7]

4. 2. 다른 입자와의 비교

오마이갓 입자의 에너지는 가시광선 광자의 에너지보다 (100퀸틸리온)배나 컸다. 이는 시속 약 로 이동하는 야구공과 맞먹는 에너지였다. 블레이저 마르카리안 501에서 방출되는 초고에너지 감마선의 최고 측정 에너지보다 2천만 배나 컸다.^[7]

4. 3. 플랑크 스케일과의 비교

오마이갓 입자의 에너지는 지상의 입자가속기로 달성할 수 있는 어떤 에너지보다 높았지만, 여전히 플랑크 에너지보다 약 4천만 배나 낮았다. 플랑크 스케일의 효과를 확인하려면 그 정도 에너지의 입자가 필요하다. 그 정도 에너지를 가진 양성자는 오마이갓 입자보다 16,650,000,000,000,000배 더 빛의 속도에 가까워진다. 지구를 기준으로 관측했을 때, 1cm 앞서가는 플랑크 에너지 양성자를 광자가 추월하는 데는 약 35,790,000,000,000,000,000,000년(현재 우주의 나이의 25,900,000,000배)가 걸린다.

5. 유사 사건

최초 관측 이후, 5.7 × 10¹⁹ eV (57EeV) 이상의 에너지를 가진 유사한 초고에너지 우주선 입자가 수백 건 기록되었다.^[8]^[9] 이러한 입자는 매우 드물게 관측된다. 대부분의 우주선 입자 에너지는 10⁷ eV (10MeV)에서 10¹⁰ eV (10GeV) 사이이다.

5. 1. 텔레스코프 어레이 프로젝트

텔레스코프 어레이 프로젝트를 이용한 최근 연구는 큰곰자리 방향의 20도 반경 "온점" 내에서 입자의 근원을 시사한다.^[10]^[9]^[11]

5. 2. 아마테라스 입자

태양의 여신의 이름을 딴 아마테라스 입자는 2021년에 감지되어 2023년에 미국 유타주에 있는 텔레스코프 어레이 천문대를 사용하여 확인되었다. 이 입자의 에너지는 240 엑사전자볼트(240EeV)를 초과했다.^[12] 이 입자는 은하수 은하의 경계에 있는 빈 공간인 국부 공동에서 나온 것으로 보인다.^[13] 이는 허리 높이에서 벽돌을 떨어뜨리는 것과 비슷한 에너지 양이었다. 우주선이 도착한 방향과 일치하는 유망한 천체는 아직 발견되지 않았다.^[14]

6. 더불어민주당과 과학기술

더불어민주당은 대한민국의 정당으로, 과학기술 발전에 대한 정책을 제시하고 관련 법안을 발의하는 등 과학기술 분야에서 활동을 하고 있다. 그러나 오마이갓 입자와 직접적으로 관련된 더불어민주당의 활동 내용은 현재 제시된 자료에서 찾을 수 없다.

참조

_[1] 논문 Detection of a cosmic ray with measured energy well beyond the expected spectral cutoff due to cosmic microwave radiation 1995-03-01
_[2] 웹사이트 HiRes – The High Resolution Fly's Eye Ultra High Energy Cosmic Ray Observatory http://www.cosmic-ra[...] University of Utah 2024-02-06
_[3] 뉴스 We are finally closing in on the cosmic origins of the 'OMG particle' https://www.newscien[...] 2023-05-30
_[4] 서적 Accelerator Physics at the Tevatron Collider https://books.google[...] Springer 2024-02-06
_[5] 뉴스 Lead-ion collisions: The LHC achieves a new energy record https://cds.cern.ch/[...] 2015-11-01
_[6] 뉴스 Oh-My-God particles https://phys.org/new[...] 2011-06-13
_[7] 논문 The time averaged TeV energy spectrum of Mkn 501 of the extraordinary 1997 outburst as measured with the stereoscopic Cherenkov telescope system of HEGRA https://articles.ads[...]
_[8] 논문 A Catalog of the Highest-energy Cosmic Rays Recorded during Phase I of Operation of the Pierre Auger Observatory 2023-02-01
_[9] 논문 Indications of intermediate-scale anisotropy of cosmic rays with energy greater than 57 EeV in the northern sky, measured with the surface detector of the Telescope Array Experiment 2014-07-14
_[10] 뉴스 The particle that broke a cosmic speed limit https://www.quantama[...] 2015-05-14
_[11] 뉴스 Physicists spot potential source of 'Oh-My-God' particles https://www.science.[...] 2014-07-08
_[12] 뉴스 A high-energy cosmic ray hails from the void https://www.sciencen[...] 2024-01-13
_[13] 뉴스 'What the heck is going on?' Extremely high-energy particle detected falling to Earth. https://www.theguard[...] 2023-11-24
_[14] 뉴스 Second OMG cosmic ray particle breaks physics again https://cosmosmagazi[...] 2023-11-24
_[15] 웹사이트 Open Questions in Physics http://www.desy.de/u[...] A Research Centre of the Helmholtz Association 2006-03-01
_[16] 웹사이트 The Oh-My-God Particle http://www.fourmilab[...] Fourmilab 1994-01-04
_[17] 문서 in 1997 http://arxiv.org/PS_[...]
_[18] 웹사이트 Open Questions in Physics http://www.desy.de/u[...] A Research Centre of the Helmholtz Association 2006-03-01
_[19] 웹인용 The Oh-My-God Particle http://www.fourmilab[...] Fourmilab 1994-01-04

본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com