| "PandaX"프로젝트, 최신 암흑물질탐사 실험결과 발표 | ||
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 2017년 8월 8일, 상하이교통대학 훙원(鴻文) 석좌교수, "PandaX" 프로젝트 책임자인 지샹둥(季向東) 박사는 미국 오하이오주 콜럼버스대학에서 개최된 2017년도 국제고에너지입자천체물리대회（TeVPA 2017）에서 "PandaX"프로젝트 협력팀의 최신 암흑물질 탐측 실험결과를 발표하였다. 실험결과, 일당 54t인 세계 최대 노광량 조건에서 암흑물질과 양성자 간 충돌 단면이 6×10-47cm2이하로 단속된 성과를 기록하여 재차로 암흑물질 입자 성질 단속의 세계 기록을 깨뜨렸다. 이는 2016년 7월 말에 발표된 580kg급 탐측기의 최초 탐측결과 발표 후, 두 번째로 세계에서 가장 민감한 암흑물질 탐측 결과이다. 협력팀은 1년 동안 탐측기에 대해 더 한층 강화된 노이즈 제거와 긴 시간 동안의 운행을 거쳐 암흑물질과 일반 물질 간 상호작용에 대한 탐측 민감성을 4배로 증가시켰다. 암흑물질은 "전자기"와 "강"상호작용에 참여하지 않는 새로운 미지의 물질로서 존재량은 우주 일반 물질의 5배 이상에 달한다. 암흑 물질의 미시적 입자 성질을 밝혀내는 것은 21세기 물리학과 천문학의 가장 중요한 목표이다. 현재 주류 이론에 따르면 암흑물질은 입자물리 표준 모델의 범위를 벗어난 "약상호작용 중입자 (baryon)"에 속한다. 이러한 암흑물질은 일반 물질과의 상호작용 신호를 검측하는 방식으로 직접 탐측할 수 있다. 상하이교통대학에서 주도한 "PandaX"프로젝트에서는 액체 크세논을 탐측기의 표적 재료로 삼아 2014년에 120kg급 "PandaX 1기" 탐측기를 완성한 기초에서 자체 기술로 무게가 약 580kg 되는 "2기" 탐측기를 개발하였다. "2기" 탐측기는 세계에서 가장 큰 암흑물질 직접 탐측기 중 하나로서 2015년 11월부터 쓰촨량산저우(四川凉山州) 지하 2.500m에 위치한 진핑(錦屏)지하실험에서 운행되었다. 해당 실험장소는 칭화대학과 야룽(雅砻)강유역수력발전개발유한회사가 공동으로 개발하였다. "PandaX"2기 협력팀에는 베이징대학, 산둥(山东)대학 및 중국과학원 응용물리연구소 등 학교, 연구 기관이 참여하였다. 현재, 국제적으로 암흑물질 탐측의 치열한 경쟁이 벌어지고 있다. 모든 협력팀은 모두 선차적인 암흑물질 입자 신호의 발견을 기대하고 있다. 운행을 마친 미국 LUX협력팀은 2017년1월에 공식적으로 250kg급 탐측기가 지난 4년 동안 운행 최종 데이터를 발표하였다. 이 결과는 "PandaX"이 2016년 7월에 발표한 세계에서 가장 민감한 탐측결과를 초월하였다. 이탈리아에 위치한 XENON1T는 현재 운행하고 있는 가장 큰 암흑물질 탐측기로서 탐측 지역의 액체 크세논 무게만 2t에 달한다. XENON1T 협력팀이 2017년 5월에 최초로 발표한 실험결과는 이미 LUX를 초월하였다. "PandaX" 2기 탐측기는 규모가 XENON1T의 3분의 1 정도이지만 탐측기의 뛰어난 성능에 힘을 업어 반년 동안 지속적 안정 운행을 거쳐 XENON1T를 초월하는 최신 탐측 결과를 얻어 재차 암흑 물질 직접 탐측 민감도 분야의 선두에 섰다. 선차적인 결과를 얻기 위하여 "PandaX" 2기 협력팀은 2017년 초에 탐측기에 대한 민감도 업그레이드 작업을 진행하였다. 뿐만 아니라 실험실 중 방사성 "노이즈"를 원래의 3분의 1로 감소시켰다. 협력팀은 휴가를 포기하고 장기간 지하실험실 작업을 거쳐 2017년 7월 17일에 이번 단계의 데이터 수집을 마치였다. 현재, "PandaX" 2기 탐측기 민감도는 "약상호작용 중입자" 이론이 예측한 암흑물질 입자가 존재하는 파라미터 공간까지 달하였다. 즉 암흑물질 입자 질량 및 일반 물질과의 상호 작용 강도가 가능한 구역 공간이다. 현 단계 실험 탐측거리는 파라미터 공간을 전부 커버하는 핵심 구역과는 한 자리 혹은 두 자리 수량급의 민감도 개선이 필요된다. 국제적으로 몇몇 주요 탐측팀은 이러한 민감도에서의 우위 선점을 위해 치열한 경쟁을 벌리고 있다. "PandaX" 2기 탐측기는 현재 이루어낸 성과를 기반으로 규모의 업그레이드와 기술 혁신을 통하여 배경 노이즈를 더 한층 낮추어 탐측 민감도에서의 선두적 위치를 확보하기 위해 박차를 가하고 있다. "PandaX" 2기 프로젝트는 과학기술부 "13차 5개년계획" 중점연구개발특별프로젝트, 국가자연과학기금위원회 중점 프로젝트, 교육부과학기술사, 상하이과학위원회, 상하이교통대학교, 야룽수력발전, 홍콩훙원기금회 및 중국진핑지하실험실의 자금 지원과 지원을 받았다. TeVPA는 매년 1회씩 개최되는 입자천체물리 분야의 최고급 국제회의로서 세계 주요 관련 실험팀과 정상급 학자들이 참석한다. 이번 콜럼버스시에서 개최된 회의에는 약 350명 학자가 참석하였으며 지샹둥박사는 대회의 주요 발언자이다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/8/384587.shtm |
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