초록 ▼

○ 연구개요
“차세대 한국 Hyper-Kamiokande 중성미자 실험”은 260,000 톤의 물-체렌코프 검출기로,입자물리학과 천체물리학에 걸쳐 여러 가지 중요하고도 흥미로운 연구를 수행할 수 있는 다목적 국제공동연구 실험이다. 이 번 선행연구에서는 시뮬레이션 데이터를 이용하여 여러 가지 연구 목표 (경입자 CP 대칭성 깨짐 측정, 중성미자 질량 순서 결정, 초신성 폭발 중성미자 검출 등)에 대한 검출기의 민감도를 연구할 것이다. 이 연구를 통하여 검출기가 놓일 최적의 후보지를 선정하고자 한다. 이와 별도로, 영광 한빛원자력

○ 연구개요
“차세대 한국 Hyper-Kamiokande 중성미자 실험”은 260,000 톤의 물-체렌코프 검출기로,입자물리학과 천체물리학에 걸쳐 여러 가지 중요하고도 흥미로운 연구를 수행할 수 있는 다목적 국제공동연구 실험이다. 이 번 선행연구에서는 시뮬레이션 데이터를 이용하여 여러 가지 연구 목표 (경입자 CP 대칭성 깨짐 측정, 중성미자 질량 순서 결정, 초신성 폭발 중성미자 검출 등)에 대한 검출기의 민감도를 연구할 것이다. 이 연구를 통하여 검출기가 놓일 최적의 후보지를 선정하고자 한다. 이와 별도로, 영광 한빛원자력 발전소 제5호기 원자로에서 나오는 중성미자를 24미터 떨어진 곳에 설치된 “섬광액체검출기 (NEOS-II)”로 검출하여 “비활성 중성미자” 탐색을 연구한다.

○ 연구 목표대비 연구결과
(1) --“차세대 한국 Hyper-Kamiokande 중성미자 실험”의 검출기가 놓일 후보지의 적합성을 판단하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션으로 각 후보지에 대한 뮤온유량 및 배경신호를 예측하였다. --초기우주부터 지금까지 발생한 초신성 폭발 중성미자 검출의 민감도 산출 (10년간 데이터 받을 경우 약 100개 신호 관측 예상. 이는 통계적으로 5시그마에 해당하는 발견임.) --여러 후보지들에 대해 J-PARC가속기 중성미자 데이터를 이용하여, 중성미자 섞임 각 (theta_23)과 질량 제곱 차 (|dm^2_32|)에 대한 민감도 연구와 측정에러를 줄이기 위한 방법 고안 등.
(2) 기존 NEOS검출기(2015-2016)를 2018년 3월부터 점검 및 보완하여, 중성미자 타겟으로 쓰일 섬광액체 1톤가량을 새로 만들었고, 뮤온검출기 또한 새로 만들어 완성 후 한빛원자력발전소 제5호기 텐던갤러리로 이동하여 2018년 9월부터 데이터를 받기 시작하였으며 2020년 7월말까지 받을 예정임. 현재까지 데이터 수집이 잘 진행되고 있으며, 검출기 보정을 위한 방사성 소스데이터를 주기적으로 받아오고 있다. “비활성중성미자” 탐색에 대한 데이터 분석결과는 2021년쯤에 나올 것으로 기대한다.

○ 연구개발결과의 중요성
(1) 그동안 “차세대 한국 Hyper-Kamiokande 중성미자 실험”의 후보지 선정에 중요한 영향을 미쳤던 기준은 가속기 중성미자를 이용하여 측정하는 “경입자 CP대칭성 깨짐”과 “중성미자 질량 순서 결정”의 민감도였다. 이 검출기는 중성미자 망원경으로도 이용될수 있으므로, 중성미자 천문학 연구의 민감도에 영향을 미치는 배경사건을 줄일 수 있는 후보지가 필요하다. 이 번 연구를 통하여 어떤 후보지가 입자물리뿐 아니라 천문학 연구에도 최적인지 알 수 있었고, 초기우주부터 지금까지 발생한 초신성 폭발 중성미자 검출의 민감도를 최초로 산출하였는데, 한국후보지의 민감도가 세계 최고인 것으로 판명되었다. 또한 가속기 중성미자를 이용하여 한국 후보지들에서 중성미자 섞임각 (theta_23)과 질량 제곱 차 (|dm^2_32|)에 대한 민감도 연구를 최초로 진행하였고 이 측정을 개선하는 방법을 고안하였다. 특히 섞임각 (theta_23)는 측정에러가 현재 제일 큰 중성미자 진동변환 파라미터여서 이 에러를 줄이는 것은 아주 중요하다.
(2) “비활성중성미자”는 그 존재 가능성이 여러 실험들에서 제시된 이 후 더 많은 다양한 실험들에서 그 존재를 발견하기 위해 진행되어 왔지만, 아직까지 발견되지 않았다. 만약 발견된다면 표준모형을 뛰어넘는 새 물리학의 발견으로 그 의미가 매우 크다고 할수 있으며, NEOS-II 검출기는 대한민국의 독자적 기술력으로 한국에 설치된 검출기이므로 그 의미가 더욱 크다 할 수 있다. 아직 데이터 분석이 끝나지 않아 결과를 예단할 수 없지만, 여러 가지 흥미로운 결과를 곧 얻을 수 있을 것으로 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• <1> “차세대 한국 Hyper-Kamiokande 중성미자 실험” ... 6
• <2> “NEOS-II” 실험 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• <1> “차세대 한국 Hyper-Kamiokande 중성미자 실험” ... 14
• <2> “NEOS-II” 실험 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 17
• 대표적 연구실적 ... 28
• 끝페이지 ... 40