IBS 지하실험 연구단, 12일 '우주입자연구시설' 착공
2021년 '암흑물질·중성미자' 정체 밝히는 실험 돌입
IBS(기초과학연구원·원장 김두철) 지하실험 연구단(단장 김영덕)은 12일 오후 2시 강원도 정선군 한덕철광 광산에서 '우주입자연구시설(ARF)' 착공식을 연다고 8일 밝혔다.
ARF는 우주 생성과 구성을 이해하는 데 필요한 암흑물질(dark matter)과 중성미자(neutrino)를 연구하는 공간이다. 연구단은 2020년 말까지 철광 지하 1100m에 ARF를 설치하고, 이듬해부터 연구를 시작한다.
암흑물질은 우주 구성성분으로 추측되는 물질이다. 아직까지 이 물질의 흔적은 발견되지 않았다. 유령입자로 불리는 중성미자는 우주에서 광자(빛) 다음으로 많은 입자지만, 질량이 매우 작아 정확한 수치로 측정된 적 없다. 암흑물질 검출과 중성미사 질량 측정은 현대 물리학의 최대 과제로 꼽힌다.
두 물질은 매우 드물게 신호를 내기 때문에 이를 포착하려면 잡음을 최대한 줄인 실험 환경이 필요하다. 지상에는 우주에서 날아온 우주선(Cosmic Ray)이 대기와 충돌하며 수많은 입자들이 생긴다. 그중 물질을 잘 투과하는 뮤온 입자가 실험을 방해하는 최대 요인이다. 다행히 뮤온 입자의 양은 지하 1100m에서 지상에 비해 수백만 배 줄어든다. 따라서 땅속 깊은 곳에 검출장치를 설치할 수록 실험에 유리하다.
정선 ARF는 연구단이 현재 운영하는 양양 지하실험시설(양양 양수발전소 소재) 보다 400m 깊은 곳에 자리를 잡는다. 면적도 2000m³으로 기존 것보다 10배 이상 크게 마련된다.
ARF를 완공하면 연구단은 양양에서 진행 중인 중성미자 성질 규명 연구(AMoRE) 장소를 정선으로 옮길 예정이다. 연구단은 2014년부터 양양 실험실에서 초극저온 장치와 초고순도 결정검출기로 1단계 실험(AMoRE phase-I)을 하고 있다.
김영덕 단장은 "정선 우주입자연구시설을 국내 천체입자물리학 수준을 도약시키고 우리나라 과학기술 수준이 선진국 반열에 올랐음을 보여줄 것"이라며 "이곳에서 국내외 연구진의 활발한 공동연구를 토대로 세상을 놀라게 할 새로운 지식이 창출되길 기대한다"고 말했다.
착공식에서 김 단장은 ARF 구축 경과를, 나득주 본부장은 ARF 터널공사 계획을 발표한다. 이후 참가자들은 지상 운전실과 지하 현장을 둘러볼 예정이다.
행사에 앞서 IBS는 한국지질자원연구원(원장 김복철)과 ARF 공동 활용을 위한 업무협력협정을 체결한다.
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