플랑크 입자

플랑크 입자는 물리학자 막스 플랑크의 이름을 딴 입자로 슈바르츠실트 반지름이 콤프턴 파장과 같은 작은 블랙홀로 정의된 가설상의 입자이다.[1] 이 입자의 질량은 플랑크 질량에 가까우며, 콤프턴 파장과 슈바르츠실트 반지름은 플랑크 길이와 같다.[2] 플랑크 입자는 종종 플랑크 길이와 플랑크 질량의 정의를 설명하는 데 사용된다.[3] 이 입자는 플랑크 시대 동안 우주의 진화를 설명하는 일부 모델에서 사용하기도 한다.[4]

예를 들어 양성자와 비교할 경우 플랑크 입자는 반지름이 양성자의 10−20배 정도로 매우 작으며, 플랑크 입자의 질량은 양성자의 질량의 1019배이다.[5] 이 플랑크 입자는 호킹 복사 때문에 5 × 10-39 초 후에는 증발해서 사라질 것이다.

유도

플랑크 입자의 가장 정석적인 정의는 콤프턴 파장이 슈바르츠실트 반지름과 같은 입자라고 하는 것이다. 이는 다음과 같은 관계식으로 세울 수 있다.

따라서, 이 입자의 질량은 다음과 같이 유도할 수 있다.

이 질량은 플랑크 질량보다 배 더 크며, 플랑크 입자의 질량은 플랑크 질량보다 1.772배 더 무겁다.

이 입자의 반지름은 콤프턴 파장과 같다.

성질

위에서 유도한 바에 따라 보편상수 h, G, c를 이 입자의 질량과 반지름 등으로 바꿔서 사용할 수 있다. 이 구형 입자가 균일한 밀도를 가진다고 가정하면, 부피와 밀도를 추가로 얻을 수 있다.

표 1: 플랑크 입자의 여러 수치
단위 차원 SI 단위로 나타낸 수치
질량 M 3.85763×10−8 kg
반지름 L 5.72947×10−35 m
부피 L3 7.87827×10−103 m3
밀도 M L−3 4.89655×1094 kg m−3
수명 T 4.826512×10−39 s

같이 보기

각주

  1. ↑ Michel M. Deza; Elena Deza. Encyclopedia of Distances. Springer; 1 June 2009. ISBN 978-3-642-00233-5. p. 433.
  2. ↑ “"Light element synthesis in Planck fireballs" - SpringerLink”. 2020년 2월 16일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2017년 4월 1일에 확인함. 
  3. ↑ B. Roy Frieden; Robert A. Gatenby. Exploratory data analysis using Fisher information. Springer; 2007. ISBN 978-1-84628-506-6. p. 163.
  4. ↑ Harrison, Edward Robert (2000년), 《Cosmology: the science of the universe》, Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-66148-5  p. 424[깨진 링크(과거 내용 찾기)]
  5. ↑ Harrison 2000, 478쪽.

외부 링크