초록 ▼

1. 뮤온 중성미자가 전자 중성미자로 바뀌는 과정을 통해 θ₁₃를 측정
내용 및 파급효과 : 중성미자의 섞임각 중에서 최후까지 결정되지 않았던 θ₁₃를 측정하기 위하여 원거리 검출기인 SK에서 전자 중성미자의 발생을 측정한 결과, 2.5σ 에서 sin²2θ₁₃13 값이 “0”이 아니라는 결과를 얻었으며 매우 작은 값(~0.01)을 가지고 있을 것이라던 중성미자 연구자들의 기대와 달리 큰 값을 가질 수 있다는 결과인 0.03(0.04)sin²

1. 뮤온 중성미자가 전자 중성미자로 바뀌는 과정을 통해 θ₁₃를 측정
내용 및 파급효과 : 중성미자의 섞임각 중에서 최후까지 결정되지 않았던 θ₁₃를 측정하기 위하여 원거리 검출기인 SK에서 전자 중성미자의 발생을 측정한 결과, 2.5σ 에서 sin²2θ₁₃13 값이 “0”이 아니라는 결과를 얻었으며 매우 작은 값(~0.01)을 가지고 있을 것이라던 중성미자 연구자들의 기대와 달리 큰 값을 가질 수 있다는 결과인 0.03(0.04)sin²2θ₁₃13<0.28(0.34)를 제시함 (괄호 안은 중성미자의 질량계층이 역배열(inverted hierarchy)인 경우를 의미). 이 결과는 서로 경쟁관계에 있던 RENO, Double Chooz, 및 Daya Bay와 같은 원전 중성미자 실험 그룹들이 1년 뒤에 발표한 sin²2θ₁₃ 측정결과(~0.1)와 일치하는 것으로서 중성미자 섞임각 연구를 포함한 중성미자의 성질 연구에 큰 기여를 하였음.
2. 뮤온 중성미자의 소멸을 통한 θ₂₃ 및 Δm²₂₃ 정밀측정
내용 및 파급효과 : 1.43×10²⁰POT(protons on target)에서 발생된 뮤온 중성미자가 295 km 비행거리를 거친 후 소멸되는 과정을 통해 (sin²2θ₂₃, Δm2₂₃) 평면을 통해 90% 신뢰도 내에서 허용되는 영역을 탐색. 이 결과는 off-axis 중성미자 빔(narrow band)을 이용한 최초의 결과이며 중성미자의 에너지 스펙트럼으로부터 비롯되는 불확실성을 최소화하는 실험방법으로서 중성미자의 질량계층에 대한 이해를 높이고 진동상수를 높은 정밀도로 측정하는 방법론을 제시.
3. off-axis 중성미자 빔 모니터링
내용 및 파급효과 : 양성자의 입자다중발생에서 생성된 2차입자의 붕괴과정을 통해 발생되는 뮤온 중성미자의 에너지분포는 운동학적으로 2차입자의 에너지-운동량 분포에 강하게 의존하며 붕괴과정을 통해 운동량을 얻는 과정 때문에 상대적으로 넓은 에너지 스펙트럼(wide band)을 갖는다. 따라서 기존의 가속기 중성미자 실험의 경우 중성미자의 에너지 분포를 이해하기 위하여 소위 “파이온 모니터(pion monitor)”를 통해 중성미자의 에너지 분포를 간접적으로 계산하였으며, 이 과정에서 중성미자의 에너지와 관련된 오차가 필연적으로 동반된다. 이를 해결하기 위하여 2차입자로부터 발생된 중성미자의 빔 방향에서 특정한 각도를 가지는 중성미자 빔이 원거리 검출기 쪽으로 향하게 하는 off-axis 중성미자 빔이 사용되었음. 이때 중성미자의 빔 방향을 모니터링하는 검출기(INGRID)를 설치하고 운용함.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8