양자역학에서의 슈윙거 효과와 우주 조기종료 의 관련성은 어떻게 설명되나?

Question

천문 우주 물리학에 있어서

우주의 운명에 관한 논리들은

여전히 많은 연구와 논쟁이 계속되는

이슈로 알고 있습니다

세분화 하지않고 크게 나눈다면 3가지 정도로 구분되는걸로 아는데

우주전체가 팽창을 멈추고 수축을 시작하여 고밀도 상태로 간다는 빅 크런치

팽창이 계속 진행되고 항성들은 진화를 계속하여 결국 블랙홀 들만 남고 다 소진되어

모두 냉각된다는 빅 프리즈

임계밀도 근접 상태로 팽창속도가 느려지면서 영원한 팽창을 하는 열린우주

로 본다고 아는데요.

이 외에

우주 조기 종료 시나리오 도 있는 걸로 아는데

슈윙거 효과에 따라서 우주의 팽창에 영향을 끼치면서

우주가 조기 종료 된다는 주장은 어떻게 설명이 가능한가요?

슈윙거 효과는 대략 양자전기역학 적인 부분의 효과로 아는데

어떤 상관관계로 표현이 되죠?

Answer 1

고전적인 우주론에선 빅크런치(우주의 질량 밀도가 임계 밀도를 초과하면 중력이 팽창을 극복하고 다시 수축하여 고밀도의 특이점으로 붕괴되는 현상), 빅프리즈(우주가 계속 팽창하고 별과 은하는 점점 멀어져 에너지가 분산되며 차가운 우주만 남게 됨), 영원한 팽창(우주의 밀도가 임계 밀도보다 낮아 중력의 억제가 부족하여 무한히 팽창하게 됨)으로 우주의 종말을 설명해내는데요. 현대 물리학에선 우주의 조기종료 시나리오도 고려되고 있습니다. 강력한 전기장 아래에서 진공에서 입자-반입자 쌍이 생성되는 양자현상으로서 충분히 강한 전기장이 있따면 진공이 불안정해지며 전하가 없는 상태에서도 전자-양전자 쌍이 자발적으로 생성될수 있따고 보고 있지요. 우리의 우주는 거짓진공 상태에 있을수도 있따고 가능성을 가지며 최소에너지상태가 아닐수도 있다고 보는 것이지요. 이러한 상태가 지속되면 특정 에너지 임계치를 넘거나 양자 터널링이 일어나 거짓 진공이 붕괴되고 진정한 진공으로 전이되며 이과정에서 엄청난 에너지의 방출과 함께 우주의 물리 법칙을 바꾸게 되는 것이지요~ 특수한 상황에선 전기장이 이처럼 변하게 되어 입자-반입자 쌍 생성을 유도하고 이로 인하여 에너지 밀도가 더욱 증가하게 되면 진공 붕괴를 가속화 합니다. 진공붕괴가 일어난 영역에서 우주의 물리상수가 바뀐 거품이 생기게 되면서 빛보다 빠르게 팽창하게 되면 기존 우주의 영역을 파괴하여 전 우주를 지워버리는 것이지요.