음의 질량은 원자 이상의 구조를 형성하기 어렵다! -5 음의질량-암흑물질-암흑에너지

[ 음의 질량은 원자 이상의 구조를 형성하기 어렵다! ]

음의 질량(암흑물질) 으로 이루어진 별, 은하, 은하단 구조는 왜 관측되지 않는가?

음의 질량(마이너스질량, negative mass)에 대한 운동방정식을 살펴보면, F = - ma(m>0) 형태로 표시되는데, 핵력과 같이 인력(핵력이 대체적으로는 인력이나, 반발핵심을 가진 형태)이 적용되는 경우를 살펴보면, 핵력을 F = - Q(r) r^ 이런 형태로 놓을수 있고. Q(r)은 거리 r에 관한 양함수이고, r^ 은 r방향의 단위벡터입니다. 따라서 핵력은 - r^ 작용하는 인력형태입니다. 이제 음의 질량 – m에 작용하는 힘은,

입니다. 가속도 항이 양이므로 거리 r 을 증가시키는 효과, 즉 척력적인 효과가 나타나게 됩니다.


이는, 핵력이 음의 질량에 적용되어도 음의 질량을 묶어서 원자와 같은 구조(무거운 핵자, 바리온, 멀티 기본입자로 구성된 입자)를 이루지 못한다는 것을 시사합니다. 중력 또한, 앞서 살펴본데로 음의 질량들사이에 척력적이기에 음의질량들을 묶어주지 못하므로, 따라서 음의 질량이 존재한다면 그들은 거대질량구조를 이루지 못할것으로 예측됩니다.


[ 음의 질량은 원자 이상의 구조를 형성하기 어렵다! ] 는 명제는 절대적인 의미에서 쓴것이 아니라, 통상적인 상황에서 음의 질량들끼 그와 같다는 의미입니다. 음의 질량의 특성으로부터 우리는 음의 질량들끼리 어떠한 인력적인 상호작용이 있는 경우, 그들이 복합구조를 이룰수 있음을 간단히 알 수 있습니다. 가령 혹시나 전자기력이 음의 질량에 가능하다면, 두 음의 질량이 동일 전하를 가지고 있는 경우 그들은 바인딩 구조를 이룰수 있을것입니다.
또한, 음의 질량과 양의 질량은 서로 바인딩 구조나, 원자 구조를 이론적으로 형성할 수 있습니다. 가령 중앙에 양의 질량이 위치하고, 외곽에 음의 질량이 위치해서 도는 경우, 원자구조를 형성할 수 있습니다.

좀더 정확하게 표현하면, [ 음의 질량은 음의 질량만으로 원자 이상의 구조를 형성하기 어렵다! ] 쯤 되겠습니다.

또한 강력이나 약력을 매개하는 중간자들의 문제에 있어, 강한 상호작용이나 약한 상호작용을 전달하는 중간자가 없다면 강한상호작용이나 약한상호작용을 작용시킬 수 있는 것인지 의문입니다. 가령, 핵력을 전달하는 중간자를 불확정성 원리에 의해서 잠시 핵자들간에 교환하고 그렇게 해서 핵이 유지될 때, 한편으로는 핵자가 중간자나 쿼크를 포함한 내부구조를 가져야 한다고 볼 수 있는데, 음의 질량의 경우 이러한 인력이 척력적으로 나타나, 처음부터 그러한 핵자의 내부구조를 가질 수 없게 된다는 점입니다. 즉, 음의 질량은 음의 질량을 가진 중간자나 쿼크를 핵속에 가지고 있지 못할 가능성이 높고, 이는 강한상호작용과 약한상호작용을 안할 가능성이 높음을 시사합니다.

거대 핵자들을 만들지 못한다는 건 원자구조도 그렇고, 분자구조 나아가서 별과 같은 거대 질량구조를 이루지 못함을 의미합니다. 이는 음의질량이 눈에 보이는 거대 질량 구조를 이룬 상태로서 보이지 않는 것에 대해서 타당한 설명을 제공하며, 또한, 암흑물질에 요구되는 비바리온(nonbaryonic)적 요구사항이나, 현재 우주의 바리온 구성비에 영향을 끼치지 않습니다.
 
음의 질량이 우주초기에 탄생했다면, 우주초기에 탄생했던 어떤 기본질량상태 그대로 현재까지 존재할 가능성이 높고, 음의 질량이 핵력과 같은 강한 상호작용, 약한 상호작용 및 전자기적 상호작용(중성이거나 또는 내부구조를 갖지 못하기에(양의 질량의 기본입자들의 경우 ±1/2, ±1/3, +2/3 전하를 가집니다. 이는 전하의 근원에 대한 좀더 깊은 이해를 필요로 합니다.))을 안 할 가능성이 높다는 점은 현재 암흑물질에 요구되는 특성과 일치합니다.


만일, 음의질량과 양의질량이 우주초기에 같이 탄생하였다면, 양의질량은 서로에게 인력적인 효과를 미치기에, 별이나 은하구조를 이룬 반면, 음의 질량은 핵력이 음의 질량을 묶어서 핵자들을 형성하지 못하고, 중력이 서로에게 척력적인 효과를 미치기에 별과 은하와 같은 거대질량구조를 형성하지 못할 것입니다.

따라서, 만일 암흑물질(dark matter)이 음의질량(negative mass)이라면, 암흑 물질로 이루어진 별이나 은하들의 비관측이 설명가능합니다. 음의질량이 암흑물질과 같은 구심력효과를 발생시키는 것에 대해서는 이후 포스팅에서 설명토록 하겠습니다.

다음포스팅에서는 우주초기에 양의질량과 음의질량의 쌍생성이 있었을 경우, 양의질량과 음의질량사이에 질량차가 존재할 수 있다는 것을 증명해 보도록 하겠습니다. 이는 만일 암흑물질이 음의질량이라면, 암흑물질이 일반물질보다 더 많은 양이 존재하는 것에 대한 설명을 제공해줄수 있습니다.

Hypothesis of Dark Matter and Dark Energy with Minus Mass :
http://vixra.org/abs/0907.0015


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