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 [보도자료] 우주정거장의 입자물리 실험 AMS에서 첫 연구 성과 발표 - (영남일보, 2013.4.3.) HIT[1449] 05 Apr 2013

 

보도자료

 

2013.4.3

 

경 북 대 학 교

대외협력홍보팀053-950-6077~8

자료문의 : ☎ 053-950-5326 (010-3547-5326)경북대학교 물리학과 손동철 교수

우주정거장의 입자물리 실험 AMS에서 첫 연구 성과 발표

- 세계 최고 에너지의 정밀 측정으로

암흑물질 관련 새 자료 제시-

 

2011년 5월 19일 국제우주정거장에 설치된 AMS-02(Alpha Magnetic Spectrometer) 검출기는 우주선 검출에 있어서 한 획을 긋고 있다. 이 검출기는 전기를 띤 우주선 입자의 에너지를 1억 전자볼트에서 2~3조 전자볼트까지 측정하고 있으며, 현재 세계 최고 에너지의 하전입자 검출능력을 가지고 있다.

 

AMS-02 실험에서의 첫 연구 결과는 18개월 동안 측정한 자료에서 우주선 입자 중 세계 최초로 최고 에너지인 3,500억 전자볼트(350 GeV)까지 최고의 정밀도로 측정한 전자와 양전자의 비율에 관한 것으로 이 비율이 약 100억 전자볼트에서 에너지가 높아질수록 계속 증가한다는 것을 관측하였다. 또한 이전까지 발표된 PAMELA실험 결과와 낮은 에너지에서는 일치하나 AMS 실험 이전까지 최고 에너지에서의 Fermi 실험 결과와 상이함을 보여서 학계에 새로운 숙제를 던져주고 있다. AMS 연구결과는 미국의 저명학술지 Physical Review Letter 4월 110호 (4월 5일자)에 게재된다.

 

전자와 양전자의 비율은 현재 입자 및 천체물리의 큰 의문인 우주의 24% 가량을 차지하고 있는 암흑물질은 어떤 입자들인지에 관한 의문과 간접적으로 관련되어 있다. 가장 유력한 후보로 추정되는 암흑물질은 아직 발견되지 않은 뉴트랄리노라는 입자로 예측하고 있다. 이 입자 두개가 쌍소멸하면서 전자와 양전자를 생성하게 되고 이 때문에 특정 에너지의 전자와 양전자의 비율이 변하게 된다. 이 비율을 측정함으로써 뉴트랄리노의 존재여부를 확인할 수 있다. AMS-02 검출기의 정밀도는 우주 실험에서 가장 정밀한 1% 수준이며, 앞으로 수개월 내의 연구 결과는 암흑물질의 존재에 대한 중요한 연구결과를 제공할 것이며, 10여 년 계속될 AMS 실험의 연구결과가 더욱 흥미로워질 것으로 예측된다.

 

AMS-02 검출기는 천이방사선검출기(TRD), 궤적 검출기(Tracker), 체렌코프방사선 검출기(RICH), 비행시간 측정 검출기(TOF), 전자기열량계(ECAL), 영구자석으로 구성되어있으며, 1.5조 원의 제작비로 12 년간의 제작기간을 거쳐 완성되었다. 이 AMS-02 실험은 노벨물리학상 수상자인 새뮤얼 팅 교수를 중심으로 미국, 독일, 이탈리아, 프랑스, 한국 등 연구자 200여명이 참여하고 있고, 특히 한국은 손동철 경북대 교수를 비롯해 경북대, 이화여대에서 10여 명이 참여하고 있다. 한국 연구팀은 국제우주정거장에 설치 직전에 영구자석으로 교체된 초전도자석 검출장치 개발에 참여하였고 현재 데이터 분석에 주력하고 있다. 이 연구는 경북대에서는 한국연구재단의 연구비로 이화여대는 WCU 사업에 의해 지원되고 있다.

 

주) 양전자는 전자와 질량은 같지만 전기적인 성질이 반대인 입자이다. 양전자는 전자와 전기적인 성질이 반대이기 때문에 강력한 자석을 이용하여 전자와 구분하며, 검출기의 여러 성질에 의해 다른 입자들과 구분된다.

 

 

 

 

 

 

 

< 참고자료들 >

참고자료 1.









 

 

 

참고자료 2,





 

 

 

참고자료 3.





 

 

 

참고자료 4.









 

 

 

 

참고자료 5. http://www.ams02.org/

http://www.ams02.org/wp-content/uploads/2013/04/Press_AMS_en.pdf





 

 

참고자료 6.

CERN Press Release : AMS experiment measures antimatter excess in space (April 3, 2013) by Rolf Heuer, Director General of CERN

 

AMS experiment measures antimatter excess in space

Geneva 3 April 2013. The international team running the Alpha Magnetic Spectrometer (AMS1) today announced the first results in its search for dark matter. The results, presented by AMS spokesperson Professor Samuel Ting in a seminar at CERN, are to be published in the journal Physical Review Letters. They report the observation of an excess of positrons in the cosmic ray flux.

The AMS results are based on some 25 billion recorded events, including 400,000 positrons with energies between 0.5 GeV and 350 GeV, recorded over a year and a half. This represents the largest collection of antimatter particles recorded in space. The positron fraction increases from 10 GeV to 250 GeV, with the data showing the slope of the increase reducing by an order of magnitude over the range 20-250 GeV. The data also show no significant variation over time, or any preferred incoming direction. These results are consistent with the positrons originating from the annihilation of dark matter particles in space, but not yet sufficiently conclusive to rule out other explanations.

“As the most precise measurement of the cosmic ray positron flux to date, these results show clearly the power and capabilities of the AMS detector,” said AMS spokesperson, Samuel Ting. “Over the coming months, AMS will be able to tell us conclusively whether these positrons are a signal for dark matter, or whether they have some other origin.”

Cosmic rays are charged high-energy particles that permeate space. The AMS experiment, installed on the International Space Station, is designed to study them before they have a chance to interact with the Earth’s atmosphere. An excess of antimatter within the cosmic ray flux was first observed around two decades ago. The origin of the excess, however, remains unexplained. One possibility, predicted by a theory known as supersymmetry, is that positrons could be produced when two particles of dark matter collide and annihilate. Assuming an isotropic distribution of dark matter particles, these theories predict the observations made by AMS. However, the AMS measurement can not yet rule out the alternative explanation that the positrons originate from pulsars distributed around the galactic plane. Supersymmetry theories also predict a cut-off at higher energies above the mass range of dark matter particles, and this has not yet been observed. Over the coming years, AMS will further refine the measurement’s precision, and clarify the behaviour of the positron fraction at energies above 250 GeV.

“When you take a new precision instrument into a new regime, you tend to see many new results, and we hope this this will be the first of many,” said Ting. “AMS is the first experiment to measure to 1% accuracy in space. It is this level of precision that will allow us to tell whether our current positron observation has a Dark Matter or pulsar origin.”

Dark matter is one of the most important mysteries of physics today. Accounting for over a quarter of the universe’s mass-energy balance, it can be observed indirectly through its interaction with visible matter but has yet to be directly detected. Searches for dark matter are carried out in space-borne experiments such as AMS, as well as on the Earth at the Large Hadron Collider and a range of experiments installed in deep underground laboratories.

“The AMS result is a great example of the complementarity of experiments on Earth and in space,” said CERN Director General Rolf Heuer. “Working in tandem, I think we can be confident of a resolution to the dark matter enigma sometime in the next few years.”

 

1 The AMS detector is operated by a large international collaboration led by Nobel laureate Samuel Ting. AMS involves about 600 researchers from China, Denmark, Finland, France, Germany, Italy, Korea, Mexico, the Netherlands, Portugal, Spain, Switzerland, Taiwan, and the United-States. The AMS detector was assembled at CERN, tested at ESA’s ESTEC centre in the Netherlands and launched on 16 May 2011 onboard NASA’s Space Shuttle Endeavour. It is installed on the International Space Station where it tracks incoming charged particles such as protons, electrons and antimatter particles such as positrons, mapping the flux of cosmic rays with unprecedented precision.

 

     
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