암흑물질과 암흑에너지

원문: 뉴턴 2009년 2월, 3월호

암흑물질 검출 실험장치 XMASS

암흑물질: 질량을 갖지만 전하를 띄지 않고, 어떠한 전자기파도 방출하지 않는 물질

(즉, 역으로 말하면 어떠한 파장으로도 관측이 불가능하고, 오직 중력효과를 통해서만

그 존재를 추측이 가능하다.)

가설: 암흑에너지는 우주 전체에 가득차 있을 것이다. 우리은하도 예외가 아니며, 태양계 안에도 얼마든지 암흑물질이 들어올수 있다.

XMASS에 대한 설명

-지름 80CM의 공모양 검출기

안에는 857KG의 액체 제논(크세논)이 차있음

제논을 사용한 이유는 입자와 충돌할시 방출하는 밝기가 물질들중에서 높다

암흑물질이 제논 원자핵과 충돌할경우

액체제논이 내는 빛을 검출기 안의 642개의 광센서가 포착

설치장소: 지하 1km (이 깊이에서는 지상의 노이즈가 "1/10만" 으로 줄어든다.

그리고, 암반에서 내는 자연방사능의 영향을 줄이기 위하여 800t의 물로 차있는 수조의 중앙에 설치

암흑물질이 제시된 이유

태양계와 같은 경우 태양과의 거리가 멀어질수록 중력이 약해져 공전주기가 느려지는 경향을 보이나

은하의 경우

중심부에서 외부로 갈수록 빛의 밝기가 줄어들어 별의수가 감소되감을 알수 있다.

하지만, 나선은하의 내부나 외부가 회전속도가 평탄하다.-은하의 회선곡선문제가 발생

여기서, 은하를 휘감도록 분포하는 상당량의 암흑물질이 존재할것이라는 가설

또한, 은하단은 은하의 중력만으로는 충분히 뭉쳐있는 것을 설명하지 못한다.

여기서, 암흑물질은 질량을 가지고 중력을 내는 물질이다.

은하단의 형성에도 암흑물질이 관여할것이라 주장

그후, 암흑물질이 중력렌즈효과에 의하여 검증됨