페르미연구소의 NOvA 뉴트리노 실험 착수

 

 

      

페르미연구소의 NOvA 뉴트리노 실험 착수 뉴트리노 / 과학 2014.10.23. 09:00 http://blog.naver.com/hansyoo/220157055304           전용뷰어 보기 페르미연구소의 NOvA 뉴트리노 실험 착수 Oct 20, 2014, is a reporter for physicsworld.com, physicsworld.com 높고도 멀리: NOvA의 거대한 원검지기(far detector)가 건설 중이다. 미네소타 주 애쉬 리버(Ash River)의 홀을 가로질러 거대한 회전 기계가 NOvA 원검지기(far detector)의 한 블록을 움직여 다른 검지기들과 연결된다. 각각의 블록은 높이 15m, 폭 15m, 그리고 길이는 2m에 달하며, 미네소타 대학 학생들이 만든 PVC 모듈로 조립된다. (Courtesy: Fermilab)      미국 페르미 국립가속기 연구소(이후 페르미연구소)가 운영하는 거대한 뉴트리노 실험장비 건설이 계획대로 주어진 예산 내에 지난 달 완료되었다. NOvA 실험에는 두 대의 거대한 검지기가 사용되는데, 하나는 시카고 근교 페르미연구소에 있는 근검지기(near detector)이고 다른 하나는 그로부터 800km 떨어진 미네소타 노스우즈(North Woods) 깊숙한 곳에 있는 원검지기(far detector)이다. NOvA는 미국에서 건설 중인 가장 강력한 가속기 기반의 뉴트리노 실험장비로 근검지기와 원검지기 사이의 거리가 가장 멀리 떨어져 있다.    페르미연구소 소장 나이젤 로키어(Nigel Lockyer)는 뉴트리노 연구는 페르미연구소가 행할 앞으로의 연구에서 중요한 초석이 될 것이며, 아울러 세계 입자 물리학 프로그램에도 중요한 부분이라고 말한다. 그는 이번에 세계적 수준의 실험 장비를 완성한 NOvA 연구팀을 자랑스럽게 생각하며 내년 2015년에 첫 결과를 보기를 원한다. 2007년 미 에너지성에서 NOvA의 첫 계획을 승인했음에도 예산 삭감으로 건설에 착수한 것은 2009년이었다고 한다.     유령 같은 입자    약한 핵력으로만 물질과 상호작용하며, 따라서 그야말로 감지하기가 어려운 뉴트리노에는 3가지 타입, 혹은 맛깔(flavor)이라고 부르는 것들이 있다. 전자 뉴트리노, 뮤온 뉴트리노, 그리고 타우 뉴트리노가 그것들인데, 뉴트리노는 먼 거리를 진행하는 동안 맛깔(flavor)이 변화, 혹은 진동한다. NOvA의 두 검지기들은 페르미연구소에서 보내지는 극도로 강력한 뉴트리노 빔(이것을 NuMI 빔이라고 한다. NuMI는 Neutrinos at Main Injector의 약자다.)의 경로 상에 위치한다. 300톤의 근검지기(near detector)는 페르미연구소의 지하에 설치되었고 발사된 뉴트리노를 관찰하는 것이 목적이다. 1400톤의 원검지기(far detector)는 캐나다 국경 지역 가까운 애쉬 리버(Ash River)에 건설되어 800km를 여행한 빔을 탐지한다. 뉴트리노가 이곳에 도달하는 시간은 3msec(milli-second) 이내다.   ※ NOvA는 위에 설명한 NuMI(Neutrinos at Main Injector) 빔을 이용한 실험, 즉, ‘NuMI Off-Axis Ve Appearance’의 약자다. MINOS 실험을 계승하기 위한 것인데, MINOS는 ‘Main Injector Neutrino Oscillation Search’의 약자다. 페르미연구소의 NOvA 프로젝트 홈페이지 --> http://www-nova.fnal.gov/index.html     빔의 방출    미네소타의 원검지기는 단독으로 세워진 세계에서 가장 큰 플라스틱 구조물일 것으로 생각된다. 그 길이는 거의 61m, 높이는 15m, 그리고 폭은 15m에 달한다. 두 검지기 모두 PVC로 만들어졌고 발광 액체가 채워져 뉴트리노가 그 안에서 상호작용하게 되면 섬광이 발생한다. 광섬유 케이블이 그 빛을 데이터 수집 시스템으로 보내면 3차원 상호작용 도면을 만들게 된다.    앞으로 6년 동안 페르미연구소에서는 매일 두 검지기 쪽으로 수만 개의 뉴트리노를 보내게 되지만, 그러나 애쉬 리버의 원검지기에서 상호작용을 하는 몇 안 되는 입자들만이 검출될 것이다. NOvA는 뉴트리노가 어느 한 맛깔에서 다른 맛깔로 진동하는 비율을 분석하게 되는데, 특히 그 중에서도 뮤온 뉴트리노가 전자 뉴트리노로 변하는 것을 연구하도록 설계되었다. 연구팀은 또한 아직까지 알려지지 않은 3가지 타입 뉴트리노의 질량도 알아내기를 바라고 있다. NOvA의 원검지기가 건설되는 장면을 촬영한 동영상을 한번 감상해 보자.     NOvA Detector Construction Timelapse             [출처] 페르미연구소의 NOvA 뉴트리노 실험 착수|작성자 HANS     - 네이버 블로그 <Physics of Dream>hansyoo 님의 글 중에서 전재.....