퀸테선스 (물리학)

**퀸테선스**(quintessence)는 물리학에서 암흑 에너지의 가상적인 형태인데, 더 정확하게는 우주의 가속 팽창률 관찰을 설명하기 위하여 가정하고 있는 스칼라 장이다. 이러한 시나리오로 최초의 것은 라트라와 피블스 (1988)pmid=9958635 및 베테리히 (1988)에 의하여 제안되었다.issn=0550-3213doi=10.1086/322253 퀸테선스의 개념은 보다 일반적인 유형인 **시변 암흑 에너지**의 개념으로 확장되었는데, "퀸테선스"(제5원소)라는 용어는 로버트 콜드웰, 라훌 데이브 및 폴 스타인하트에 의한 1998년 논문에서 처음 소개되었다.이름3=P.J. 일부 물리학자들은 퀸테선스를 제5의 기본 힘으로 제안하였다.doi=10.1103/PhysRevLett.81.3067출판사=Heidelberg Universitypmid=11863992Cicoli, Michele; Pedro, Francisco G.; Tasinato, Gianmassimo (23 July 2012). "Natural Quintessence in String Theory" - via arXiv.org. 퀸테선스는 동적이라는 점에서 암흑 에너지에 대한 우주론적 상수 설명과 다르다. 즉 정의에 따라 변하지 않는 **우주 상수**와 달리, 퀸테선스는 시간의 흐름에 따라 변화한다. 퀸테선스는 운동 에너지와 위치 에너지의 비율에 따라 인력이거나 척력으로 될 수 있다. 이 가설의 연구자들은 퀸테선스가 빅뱅 이후 약 35억 년 전인 약 100억 년 전에 척력으로 되었다고 믿고 있다.url-status= 2021년 일군의 연구자들은 허블 장력 관측에 의하면 아마도 0이 아닌 결합 상수를 가지는 퀸테선스 모델만이 실현 가능함을 암시하는 것이라고 주장했다.이름5=Lu
# 용어
퀸테선스라는 이름은 **다섯번째**의 **원소**를 의미하는 라틴어 "quinta essentia"에서 유래한 것이다. 중세시대부터 라틴어로 불리던 이 원소는 아리스토텔레스에 의하여 천상계의 본질이라고 생각되어, 고대로부터 내려오던 4개의 고전적 원소에 추가된 최초의 원소이다. 아리스토텔레스는 이를 순수하고 훌륭하며 원초적인 요소로 상정하여 자신의《천체론》(그리스어: *Περὶ οὐρανοῦ*; 라틴어: *De Caelo* or *De Caelo et Mundo*)에서 **에테르**로 지칭하였다. 현대의 퀸테선스는 우주 전체 **질량-에너지 함량**에 대한, "동적이고, 시간 의존적이며, 공간적으로 비균질한" 것으로 알려진 **5번째 기여 요소**로 될 수 있다. 여기서 다른 4개의 구성 요소는 물론 고대 그리스의 고전적 원소 4개가 아니라 "바리온, 중성미자, 암흑 물질, [및] 방사선"의 4개이다. 중성미자를 때로 방사선에 포함시키기도 하지만, 여기서 "방사선"이라는 용어는 질량이 없는 광자를 가리킨다. 우주의 **공간적 곡률**(현재까지 미검출)은 '비역동적'이고 '균질'하기 때문에 제외되었다. 이러한 의미에서 **우주 상수**는 퀸테선스로 인정되지 않을 것인데, 이는 '비동역학적'이고 '동질적'이며 '시간에 독립적'이기 때문이다.
# 스칼라 필드
퀸테선스( *Q* )는 상태 방정식이 있는 스칼라 장인데, 이는 *w**'q*는 압력 *p**'q* 와 밀도 \rho*q* 의 비율인 위치 에너지 V(Q)와 동역학적 항에 의해 아래와 같이 주어진다: : w_q=\frac{p_q}{\rho_q}=\frac{\frac{1}{2}\dot{Q}^2-V(Q)}{\frac{1}{2}\dot{Q}^2+V(Q)} 따라서 퀴텐선스는 동적이며 일반적으로 시간에 따라 달라지는 밀도와 w*q* 매개변수를 갖는다. 이와 반대로 **우주 상수**는 고정된 에너지 밀도와 *w* *q* = − 1인 정적이다.
# 추적기 거동
퀸테선스의 많은 모델에서는 **추적기(tracker)** 거동이 있는데, 라트라와 피블스(1988) 및 폴 스타인하트 *et al.* (1999)에 의하면 이로써 우주 상수 문제가 부분적으로 해결된다.이름3=P. 이 모델에서 퀸테선스 장은 물질-방사 동등치까지 복사 밀도를 밀접하게 추적하는(하지만 그보다 작은) 밀도를 가지며, 이는 퀸테선스가 **암흑 에너지**와 유사한 특성을 갖기 시작하도록 촉발시켜 결국 퀸테선스가 우주를 지배하게 된다. 이는 자연히 암흑 에너지의 낮은 규모를 설정한다.이름3=I. 추적기 해에 의해 주어지는 우주의 예측된 팽창률을 우주 데이터와 비교할 때 추적기 해의 주요 특징은 상태 방정식의 동작을 적절하게 설명하기 위해 4개의 매개변수가 필요하다는 것인데,doi=10.1103/PhysRevD.78.023526이름4=A. 반면에 매개변수가 최대 2개인 모델이 중간 미래 데이터(horizon 2015–2020)에 의해 최적으로 제한될 수 있음이 밝혀졌다.doi=10.1103/PhysRevD.72.043509
# 구체적 모델
일부 특수한 경우에 퀸테선스는 팬텀 에너지인데, 여기서 *wq* <− 1,doi=10.1016/S0370-2693(02)02589-3 및 k-essence(kinetic quintessence의 줄임말)로 비표준 형태의 운동 에너지를 갖는다. 이러한 유형의 에너지가 존재한다면 암흑 에너지의 에너지 밀도 증가로 인해 우주에 큰 균열doi=10.1103/PhysRevD.93.123520이 발생하여 우주의 팽창이 기하급수적으로 빨라질 것이다.
## 홀로그램 암흑 에너지
홀로그램 암흑 에너지 모델은 우주 상수 모델과 비교하여 높은 축퇴성을 암시한다.이름4=Zhenhui 암흑 에너지는 시공간의 양자 요동에서 비롯될 수 있으며 우주의 사건 지평선에 의해 제한된다고 제안되어 있다.doi=10.3390/galaxies1030180 퀸테선스 암흑 에너지에 대한 연구에서는 홀로그램 가열화에 기반한 시공간 시뮬레이션에서 중력 붕괴를 지배한다는 것을 발견했다. 이러한 결과는 정수의 상태 매개변수가 작을수록 플라즈마가 가열화되기 어렵다는 것을 보여준다.이름3=Li-Fang
## 조화 퀸테선스
조화 퀸테선스(Harmonic quintessence)는 기본 에너지 양자를 기반으로 암흑 에너지의 에너지 밀도를 설명한다.doi=10.4006/1.3392799
# 퀸톰 시나리오
2004년 과학자들은 암흑 에너지의 진화를 우주 데이터에 맞추면, 상태 방정식이 위에서 아래로 우주 상수 경계( w = –1)를 넘었을 가능성이 있음을 발견했다. 검증된 노고(no-go) 정리에서는 퀸톰(Quintom) 시나리오라고 하는 이러한 상황이 이상 기체 또는 스칼라 필드를 포함하는 암흑 에너지 모델에 대해 최소 2개의 자유도가 필요함을 나타낸다.doi=10.1103/PhysRevD.71.047301
# 추가 자료
* doi=10.1016/0550-3213(88)90193-9 * pmid=11132422 * isbn=978-0465037414 근본적인 힘 우주론 전거 통제 위키데이터 속성 추적 분류:암흑 에너지