| 해발 4,410미터에서 태양계 외 "메신저" 포획 | ||
|
||
 중국과학원 고에너지물리연구소 차오전(曹臻) 연구원에 의하면, 쓰촨성(四川省) 쯔저우다오청(孜州稻城)현 하이쯔산(海子山)에 고해발우주선관측소(LHAASO)를 구축할 예정이며 세계에서 피복에너지 범위가 가장 넓은 우주선탐측장으로 될 것이다. 우주의 대사건을 전달해주는 "메신저"인 우주선은 "은하계 운석"으로 불리며 지구에 존재하는 유일한 태양계 외 물질이다. 현재까지 인간은 태양계 외, 특히는 은하계 외 천체의 샘플을 얻기 힘들었기에 천체에서 방출되는 우주선에 대한 연구는 은하계를 인식하는 유일한 방식이다. 우주선은 우주 기원, 천체 진화, 태양 활동 및 지구 공간 환경 등 중요한 과학 정보를 가지고 있어 우주선과 우주선 기원에 대한 연구는 우주를 탐구하는 중요한 경로이다. 1912년, 오스트리아 과학자 헤스가 최초로 우주선을 발견한 후 100년간 우주선 연구에서 많은 기본입자가 발견되었다. 이러한 연구 성과는 입자 물리학과 6명 노벨상 수상자를 탄생시켰지만 우주선 기원에 대한 비밀은 여전히 밝혀지지 않았다. 우주선 기원 문제는 과학계의 중대한 프런티어 문제로서 유럽과 미국의 과학 결책 부서에서 제출한 6개와 11개 기초과학 어려운 문제 순위 중 모두 상위 5위이다. 세계 각국 과학자들의 노력을 거쳐 20세기 말부터 현재까지 180여개 감마선원 천체를 발견하였다. 이 천체들은 우주선을 생성하는 유력한 방사원으로 추측된다. 고에너지 우주선 입자는 중대한 우주사건, 예를 들면 초신성 폭발, 블랙홀 폭발, 거대 항성계간 충돌 등에서 생성될 수 있다. 때문에 이러한 우주 사건은 현재 과학자들이 꾸준히 탐구하고 있는 문제이다. 연구에 의하면 에너지가 1,018전자볼트를 초월하는 입자는 은하계 외에서 생성된 것으로 추정되므로 우주선에 대한 연구를 통해 우주에서 발생한 상황을 재현할 수 있다. 질량이 10-24 g인 우주선 양성자가 갖고 있는 에너지는 테니스공이 150km/h로 운동하는 에너지와 같다. 현재, 충돌형 가속기로 인공 고에너지 입자를 획득할 수 있지만 우주선에 포함된 고에너지 입자의 에너지는 충돌형 가속기가 생성한 입자의 최대 에너지보다 훨씬 더 많으며 베이징전자-양전자 충돌기로 생성한 입자의 에너지보다 1,000억 배나 더 높다. 이처럼 높은 에너지의 생성 원인과 가속 원리 등은 과학자들의 커다란 관심을 끌고 있다. 고에너지 우주선 입자가 대기권에 진입하면서 대기의 질소 혹은 산소 원자핵과 상호 작용한다. 고에너지 입자는 포탄마냥 원자핵을 붕괴시키면서 원자핵과 더불어 한 더미의 이차 입자로 전환하게 된다. 전환된 입자는 여전히 많은 에너지를 갖고 있으므로 대기의 기타 원자핵과 상호 작용하여 더욱 작은 차원의 입자로 전환하게 된다. 이러한 과정을 십여 차례 거친 후, 생성되는 입자는 지수형태로 증가하며 종국적인 이차입자 수는 무려 백억 개에 달한다. 마치 공기에서 입자로 구성된 "폭우"가 수 km2 범위에 떨어지는 현상을 과학자들은 샤워(shower)라 부른다. 샤워에서 생성된 입자는 빛의 속도로 전달되어 대부분의 이차 입자는 동시에 지면에 도달하게 된다. 대량의 LHAASO 탐측기로 배열한 후, 샤워현상이 발생할 때 하나의 입자가 탐측되면 탐측기에서는 약한 섬광을 보이게 되고 수십, 수백 개의 탐측기가 동시에 섬광을 보이게 되면 대기 공간에 고에너지 입자가 도달하였음을 확정할 수 있다. 부지면적이 1.36km2에 달하는 LHAASO관측소는 3개 배열로 분할된 수천 개 탐측기로 구성되었다. 첫 번째 배열은 5,195개 전자기입자탐측기와 1,171개 뮤온 탐측기로 구성된 지면 샤워입자 배열이다. 5,195개 전자기입자탐측기는 길이가 15m인 삼각형 내에 점 배열 형식으로 배치된 동시에 2.5m 지하에는 30m 간격으로 뮤온탐측기가 매설되어 있다. 두 번째 배열인 체렌코프검출기는 깊이가 4.5m, 부지면적이 78,000m2, 완전 밀폐된 정제수 못으로서 물밑에는 3,000 갈래의 탐측 유닛이 설치되어있다. 세 번째 배열은 12대 광각 체렌코프 망원경으로 이루어진 배열이다. 이러한 세 가지 유형의 탐측배열은 상호간 연동으로 거대한 복합식 탐측 장비가 구성된다. LHAASO의 주요한 과학적 목표는 고에너지 우주선 기원탐측, 우주선 가속과 전파 메커니즘에 대한 탐색이다. 그 외, 천공 전체 구역에 대한 감마원 스캐닝 탐색, 각종 소스의 통계 샘플 축적, 고에너지 방사 메커니즘에 대한 탐색 등 면에서도 중요한 역할을 할 것이다. 과학자들은 또한 LHAASO로 암흑물질, 양자 인력 혹은 로렌츠 불변성 파괴 등 새로운 물리현상을 탐구하여 새로운 규칙을 발견할 예정이다. 정보출처 : http://scitech.people.com.cn/n1/2017/0614/c1007-29337617.html |
SEARCH
- 정책동향
- 이슈리포트
- 통계DB
- 통계DB