[월:] 2025년 08월

제어 가능한 CPT 대칭 깨짐: IG–RUEQFT와 엔트로피 전류

제어 가능한 CPT 대칭 깨짐: IG–RUEQFT와 엔트로피 전류

참고: 토트샘 저 논문 Controlled CPT Violation in Information–Gauge RUEQFT (IG–RUEQFT) via an Entropic Current (2025) https://doi.org/10.5281/zenodo.16809504

1. 왜 CPT를 테스트하는가?

물리학의 기본 정리인 CPT 정리는, 로런츠 불변성을 가지며 지역적이고(unitary) 평탄한 시공간에서 정의된 모든 양자장론이 CPT 변환에 대해 불변임을 보장합니다.
즉, 전하(C), 패리티(P), **시간반전(T)**을 동시에 뒤집었을 때 물리 법칙이 변하지 않는다는 것이죠.

그렇다면 CPT가 깨진다면?
이는 세 가지 기초 가정(지역성, unitarity, 미시적 시간가역성) 중 어느 하나가 실제 자연에서 성립하지 않는다는 의미이며, 양자중력 이론이나 새로운 기본 상호작용의 단서를 줄 수 있습니다.

2. IG–RUEQFT: 정보 게이지 기반 확장

이번 연구는 ‘Information–Gauge Renormalizable Unified Entanglement–Entropy Quantum Field Theory(IG–RUEQFT)’라는 새로운 틀을 사용합니다.
핵심 아이디어는 비가역적인 양자 정보 흐름(S˙ent≠0)이 비국소적 정보 게이지 퍼텐셜 Λμ(람다뮤)를 발생시킨다는 것입니다.

이 퍼텐셜이 물질과 결합하면 엔트로피 전류가 생성됩니다.

Jentμ=ψˉγμψ  ∂ν(ψˉγνψ)

  • CP 대칭: 보존됨 (CP-even)
  • T 대칭: 깨짐 (T-odd)

3. 유일한 CPT 홀수 차원-5 연산자

엔트로피 전류와 축 전류 Jμ,5=ψˉγμγ5ψ 의 결합으로, 로런츠 불변성을 유지하는 유일한 leading CPT-odd 차원-5 연산자가 등장합니다. O5=gΛ/M⋆2Jentμ Jμ,5

이 연산자는 세 가지 서로 다른 영역을 동시에 연결합니다.

  1. 저에너지 실험 – 중성자 전기 쌍극자 모멘트(EDM), 뮤온 g−2, 바리온 붕괴 비대칭
  2. 우주론 – 바리온-포톤 비율 ηB≈8×10−11 재현
  3. 양자정보·홀로그래피 – 엔탱글먼트 엔트로피와 모듈러 해밀토니언 전류의 중첩

4. 수치 예측 (벤치마크)

하이룬(HL–LHC) 시대의 자연스러운 파라미터 세트:

  • gΛ = 1
  • M⋆=3 TeV
  • S˙ent1/4=300 MeV

이 경우 예측치는 다음과 같습니다.

관측량예측값현재 한계
중성자 EDM dn5.53×10−33  e·cm1.8×10−26 e·cm
뮤온 g−2 변위 Δaμ1.18×10−312.51×10−9
Λb0→pπ− 비대칭 ApπκT×3.88×10−7≲10−3

→ 현 시점에서는 dn과 Δaμ는 검출이 불가능하지만, Apπ가 주요 탐색 대상이 됩니다.

5. 우주론적 연결: 엔트로피 축변칙

연산자 O5는 QCD 게이지 장과 결합하며 바리온 수 생성에 기여합니다.
이를 통해 표준모형의 고에너지 과정 없이도 현재 관측된 바리온 비율을 재현할 수 있습니다.

즉, 같은 메커니즘이:

  • B 대칭 위배
  • CP 대칭 위배
  • T 대칭 위배

의 Sakharov 조건 3가지를 모두 충족시킵니다.

6. 실험 검증 전략

  1. LHCb – Λb0→pπ−붕괴의 T-홀수 3중곱 비대칭 측정
  2. 저장고리 EDM 실험 – 고정 스핀 상태에서의 EDM 측정
  3. 광시계(Optical clock) – 엔트로피 흐름에 의한 주파수 이동 탐색
  4. Lattice QCD – form factor 계산 및 매칭 검증

7. 기존 연구와의 차별성

  • 로런츠 대칭 유지 상태에서 CPT를 깨뜨리는 이론적 구조
  • 엔트로피·정보 이론 기반의 CPT 깨짐 설명
  • 단일하고 예측가능한 CPT 홀수 연산자
  • 실험 분석 체인까지 포함한 구체적 측정 전략 제시
  • 입자물리 ↔ 우주론 ↔ 양자정보 연결

💡 정리하면,
이 연구는 “정보”와 “비가역성”이라는 새로운 물리적 키워드를 통해 CPT 대칭 깨짐을 설명하며, 실험 가능한 수치 예측과 우주론적 함의를 동시에 제안합니다. 앞으로 LHCb와 같은 고정밀 실험이 이 메커니즘의 실체를 검증할 수 있을 것으로 기대됩니다.

IG-RUEQFT관점에서 CPT 대칭 깨짐의 원리와 검증전략