IBS, 정선 철광에 우주입자연구시설 구축…17일 정선군·한덕철광과 MOU

 우주입자연구시설 내 실험 및 연구실 구축 배치도. <자료=IBS 제공>
우주입자연구시설 내 실험 및 연구실 구축 배치도. <자료=IBS 제공>
국내 연구진이 노벨상 0순위인 암흑물질과 유령입자로 불리는 중성미자 질량 측정에 도전한다.  
IBS(기초과학연구원·원장 김두철) 지하실험 연구단(단장 김영덕)은 강원도 정선군 신동읍 예미산 일대 철광 지하 1100미터 아래에 약 2000㎡ 규모의 우주입자 연구시설을 오는 2019년까지 구축한다고 16일 밝혔다. 

이를 위해 17일 강원도 정선군청에서 정선군(군수 전정환)과 한덕철광(대표 김명주) 등과 업무협력 협정을 체결한다. 

이번 연구시설은 기존의 지하 실험시설(양양 양수발전소 소재)보다 400미터 더 깊어졌다. 연구시설 조성엔 210억원이 투입되며 본격적인 실험은 2020년부터 진행될 예정이다. 

암흑물질 검출과 중성미자 질량 측정은 우주의 기원과 물질의 존재를 이해하는 데 관건이다. 현대 물리학 최대과제로 꼽히는 만큼 노벨물리학상 0순위 후보로 거론된다. 

암흑물질과 중성미자가 내는 신호는 포착하기 매우 어렵기 때문에 실험 환경에서 배경잡음을 최대한 줄여야 한다고 연구팀은 설명했다. 

전 세계 과학자들이 경쟁적으로 지하 깊은 곳에 검출장치를 설치하는 이유도 여기에 있다. 2015년 노벨물리학상을 수상한 가지타 다카아키 일본 도쿄대 교수는 거대 실험장치 '슈퍼-카미오칸데'를 폐광 지하 1000미터 아래에 설치해 중성미자 진동현상을 관측한바 있다. 

연구단이 연구시설과 새 장비를 갖추면 중성미자 질량 검출 수준(민감도)는 약 20meV로 크게 향상된다. 현재 양양 실험실에서 수행하고 있는 초기단계 실험의 검출 수준은 약 200meV 정도며 중성미자 질량은 측정이 어려울 만큼 작기 때문에 검출 질량의 수준을 낮추어야 측정 가능성이 높아진다. 

현재 세계 최고 수준 민감도가 100meV 정도다. 암흑물질의 경우 배경잡음인 우주선이 5배 이상 차단될 것으로 예상된다. 잡음이 적으면 그만큼 암흑물질의 신호를 발견할 확률이 높아진다.  

지하실험 연구단은 현재 강원도 양양군에 있는 한국수력원자력 양양 양수발전소의 협조로 지하 700m 아래 300㎡ 규모 실험실에서 천체입자 물리학 분야 실험을 수행중이다.  

김영덕 연구단장은 "우주입자연구시설이 완공되면 천체입자물리학 분야가 한 단계 도약하고, 세계적인 연구 성과를 창출할 수 있을 것"이라고 말했다. 

 한덕철광 광산 내 조성될 IBS 지하실험 연구단의 우주입자연구시설 조감도. <자료=IBS 제공>
한덕철광 광산 내 조성될 IBS 지하실험 연구단의 우주입자연구시설 조감도. <자료=IBS 제공>
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