사계생활연구소

빅뱅 리튬 문제: 사라진 리튬, 표준 우주론의 균열인가?빅뱅 리튬 문제(Big Bang Lithium Problem)는 현대 우주론의 가장 성공적인 이론인 빅뱅 모델의 눈부신 성공 이면에 숨겨진, 작지만 끈질긴 그림자입니다. 빅뱅 핵합성(Big Bang Nucleosynthesis, BBN) 이론은 우주 탄생 후 단 몇 분 동안 어떤 원소들이 얼마나 만들어졌는지를 놀라운 정밀도로 예측하며, 이는 표준 우주론을 지탱하는 가장 강력한 기둥 중 하나입니다. 이 이론은 수소, 헬륨, 그리고 극소량의 리튬(Lithium) 등 가벼운 원소들의 초기 존재비를 예측했는데, 수소와 헬륨의 경우 실제 관측된 우주의 값과 경이로울 정도로 정확하게 일치합니다. 하지만 유독 리튬, 특히 리튬-7(⁷Li) 동위원소의 경우, 이론..

태양 코로나 가열 문제: 왜 태양 표면보다 대기가 수백 배 더 뜨거울까?태양 코로나 가열 문제(Coronal Heating Problem)는 우리에게 가장 친숙한 별인 태양에서 벌어지는, 열역학 제2법칙의 상식을 정면으로 거스르는 듯한 현대 천체물리학의 가장 오래된 미스터리 중 하나입니다. 상식적으로, 난로나 모닥불과 같은 열원에서 멀어질수록 온도는 당연히 낮아져야 합니다. 하지만 태양은 정반대의 모습을 보여줍니다. 태양의 표면인 광구(Photosphere)의 온도는 약 6,000℃에 불과한데, 그 위로 수천 킬로미터 뻗어 있는 대기층인 코로나(Corona)의 온도는 무려 100만℃에서 300만℃에 달합니다. 어떻게 열원에서 멀어진 대기가 표면보다 수백 배나 더 뜨거워질 수 있을까요? 이 막대한 에너지는..

초고에너지 우주선(UHECR): 우주의 입자 가속기, 누가 이 괴물을 만들었나?초고에너지 우주선(Ultra-High-Energy Cosmic Ray, UHECR)은 우주 공간을 가로질러 지구로 날아오는, 인류가 만들어낸 그 어떤 입자 가속기보다 수천만 배 이상 강력한 에너지를 가진 미스터리한 입자입니다. 이 입자들은 대부분 양성자나 원자핵으로 이루어져 있으며, 그중 일부는 거의 빛의 속도(99.99...%)로 움직이며 야구공이 시속 100km로 날아가는 것과 맞먹는 운동 에너지를 단 하나의 아원자 입자에 담고 있습니다. 1962년 처음 발견된 이래, 과학자들은 "대체 우주의 어떤 천체가 이토록 말도 안 되는 괴물 같은 입자를 만들어낼 수 있는가?"라는 질문에 대한 답을 찾기 위해 고군분투해 왔습니다. 이..