8.7 빅뱅 핵합성의 ‘단 하나의 지문’이라는 위상

목차 ／ 제8장: 에너지 실 이론이 도전하는 패러다임 이론

세 단계 목표
초기 수분에 일어난 빅뱅 핵합성(BBN) 이 왜 열적 빅뱅의 ‘지문’ 가운데 하나로 여겨지는지 설명합니다. 또한 그 지문이 관측·물리 양면에서 마주한 과제를 정리합니다. 끝으로 에너지 스레드 이론(Energy Threads, EFT) 의 통합 구상—높은 장력이 전체적으로 천천히 내려가고, 텐서 창으로 반응 조건을 지정하는 구상—을 통해, 새 입자나 누더기식 가정 없이 중수소·헬륨의 성과를 보전하면서 리튬 편차에 대한 검증 가능한 재서술을 제시합니다.

I. 주류 틀이 말하는 것

1. 핵심 주장

• 우주가 태어난 직후 수분 동안 뜨거운 플라스마에 짧은 핵반응기가 있었고, 이때 중수소와 헬륨(특히 He-4), 소량의 리튬이 합성되었습니다.
• 이들 경원소의 상대적 풍부도는 그 시기의 밀도·온도·반응 창의 길이에 매우 민감하여, 열사(熱史)의 준거로 쓰입니다.
• 이후 우주 마이크로파 배경(CMB), 바리온 음향 진동(BAO) 등과 함께 BBN은 ‘빅뱅 연표’의 핵심 지지점을 이룹니다.

2. 왜 설득력 있는가

• 정량 일치가 강합니다. 중수소·헬륨 예측치가 관측과 높은 정밀도로 부합합니다.
• 제약력이 큽니다. 소수의 매개변수로도 초기 우주 조건에 강한 경계를 부여합니다.
• 교차 검증이 쉽습니다. CMB로부터의 바리온 밀도 추정과 호응합니다.

3. 읽는 법
   BBN은 열사 서사의 성공 사례이지만, ‘정확한 시간–온도 창’에 의존합니다. 그 창이 어떻게 정해지는지, 하나뿐인 역사만 필요한지 묻기 시작하면 대안의 여지가 생깁니다.

II. 관측 난점과 논쟁

• ‘리튬의 아픔’
  중수소·헬륨은 대체로 맞지만, Li-7의 관측 풍부도는 표준 예측과 오래 어긋나 있습니다. 설명은 항성 내 소모, 계통 오차, 새로운 물리 사이에서 흔들렸고 합의가 없습니다.
• 반응률·계통의 경계
  핵심 핵반응률에는 여전히 실험·이론 불확실성이 남아 있고, 표본 선택과 천체 환경 차이가 역문제 복원에 체계적 편이를 낳습니다.
• 다른 프로브와의 미세 긴장
  CMB/BAO와 결합할 때 일부 조합에서 작지만 체계적인 오프셋이 나타나며, 추가 자유도나 환경 항으로 ‘수선’되는 경우가 잦습니다.
• ‘단 하나의 지문’이라는 표현의 위험
  유일성을 강조하면, 이러한 풍부도가 오직 열적 빅뱅만으로 가능하다는 인상을 줄 수 있습니다. 방법론적으로 지문은 조건 민감성이지 역사 유일성이 아닙니다.

짧은 결론
중수소·헬륨의 성공은 확고합니다. 그러나 BBN을 ‘단 하나의 지문’으로 고정하면, 리튬 편차·계통 경계·프로브 간 미세 긴장에서 경직되어 재해석의 여지가 남습니다.

III. EFT 재서술과 독자에게 보이는 변화

한 문장 요약
지문을 단일 역사에 묶지 않습니다. EFT에서는 높은 장력이 전체적으로 서서히 감소하는 초기 배경이 텐서 창을 통해 핵반응에 필요한 시간·수송·혼합 조건을 제공합니다.

• 중수소·헬륨의 성과는 그 자리에서 보전됩니다.
• 창 가장자리와 플럭스의 약한 변조만으로 리튬의 어긋남을 누그러뜨릴 수 있습니다.
• 새 입자나 임의적 상호작용은 도입하지 않습니다.

직관적 비유
초기 우주를 서서히 김이 빠지는 압력솥으로 떠올리십시오.

• 압력이 높은 동안 반응은 빠르고 혼합은 잘 되며(수송 상한이 높습니다),
• 느슨해지면 ‘적기’가 조절 가능한 밸브처럼 작동하여, 문턱 근처의 작은 조정이 ‘가장자리 산물’(리튬)을 조금 늘리거나 줄입니다.
• 메인 요리(중수소·헬륨)는 중심 구간이 안정적이므로 맛이 유지됩니다.

재서술의 세 가지 요점

1. 위상 조정: ‘유일’에서 ‘민감’으로
   BBN은 강한 지문이지만, 유일한 역사는 아닙니다. 창 조건을 예민하게 기록하며, EFT에서는 장력 완화가 자연스럽게 창을 정합니다.
2. 둘은 보존, 하나는 조정(D/He 보존, Li 조정)

• 텐서 국소 잡음(TBN) 이 약한 섭동을 공급하고, 텐서 지형 이 느린 하강 동안 필터처럼 작동하여 특정 코히어런스 스케일을 골라 ‘동결’합니다.
• D/He를 건드리지 않고도, 창 가장자리와 플럭스의 미세 변조로 Li의 유효 산출을 바꿀 수 있습니다.

3. 한 장의 지도, 여러 프로브
   창의 폭·위치, CMB의 음향 세부, 거리/렌즈의 방향성 잔차는 하나의 텐서 퍼텐셜 베이스맵에서 함께 나와야 합니다. 데이터셋마다 ‘패치 지도’를 따로 두지 않습니다.

검증 가능한 단서(예시)

• 메인 요리는 그대로: 더 엄격한 계통과 더 깨끗한 표본에서도 D/He가 안정적이어야 합니다.
• 리튬의 약한 배향: Li-7 잔차가 텐서 지형 맵의 약한 배향성과 저진폭 상관을 보입니다.
• 사슬형 정합: EFT 창의 미세 이동이 CMB 미세 구조와 BAO 척도를 미는 방향이, Li 조정과 같은 방향이어야 합니다.
• 환경 추종: 서로 다른 대형 구조 환경에서 측정한 미세 풍부도 차(특히 리튬)가 같은 통계적 경향을 보입니다.

독자에게 달라지는 점

• 관점: BBN은 ‘유일 역사’의 도장이 아니라, ‘창 조건에 민감한 고정밀 기록기’입니다.
• 방법: 리튬 편차를 곧바로 ‘오차/새 물리’로 넘기지 말고, 하나의 베이스맵에서 방향 정합과 환경 추종의 미세 무늬를 검증합니다.
• 기대: 한 번에 완벽을 기대하지 말고, CMB/BAO 세부와 같은 방향으로 맞물리는 ‘둘 보존·하나 조정’의 재검증 가능한 개선을 기대합니다.

절 요약
BBN을 ‘단 하나의 지문’으로 부르기보다는, 창 민감 열기록으로 보는 편이 생산적입니다.

• 중수소·헬륨은 중심 구간의 안정성 때문에 보존되고,
• 리튬은 창의 가장자리에서 자연스럽게 조정되며,
• 하나의 텐서 퍼텐셜 베이스맵 위에서 CMB, BAO, 거리, 렌즈와 나란히 정렬합니다. 잔차는 부담이 아니라 단서가 됩니다.