| 초록 |
연구의 목적 및 내용 이 연구의 주목적은 현재 무거운 암흑물질(heavy dark matter)과 암흑 물질-nucleons간의 spin-dependent 산란(scattering)에 있어서 세계에서 가장 정밀한 관측을 수행 중인 IceCube Neutrino Telescope의 데이터를 이용하여 중성미자를 활용한 암흑물질 간접 탐색(indirect dark matter searches)을 수행하는 것이었다. 또한 정밀성(sensitivity) 연구를 통해 IceCube의 PINGU 업그레이드를 포함한 차세대 중성미자 검출기들의 디자인을 최적화 하고자 하였다. 이 연구는 또한 한국의 첫 번째 IceCube 연구 그룹을 구성하고, 세계 최고의 연구진과 연구 장비를 통해 학생들을 교육하는 것에도 중점을 두었다. 연구결과 이 과제를 통해 지원을 받은 우리 연구진은 세계에서 가장 엄밀한 무거운 암흑물질(heavy dark matter)의 수명(lifetime)을 얻어낼 수 있었으며, 태양에서 포집된 암흑물질의 새로운 관측 채널을 확인하였다. 각각의 결과들은 본 연구책임자가 제1저자인 논문들로 SCI 저널들에 게재되었다. 우리는 암흑물질과 중성미자 진동 단층촬영(Neutrino Oscillation Tomography)에 대한 차세대 중성미자 검출기들의 정밀성을 평가하였으며, 그 결과를 본 연구책임자가 제1저자인 논문들에 게재하였다. 이 과제의 연구책임자는 국제 IceCube 공동연구단의 암흑물질 연구 그룹을 이끌고 있으며, 지난 2015년부터 exotics 연구 그룹의 그룹리더 또한 맡게 되었다. 연구책임자의 지도아래에서 총 8편의 논문이 SCI 저널들에 등재되었으며, 이 과제에서 지원을 받은 연구책임자와 학생들 또한 공동 저자로 참여하였다. 이 과제의 지원을 통해서 성균관대학교는 국제 IceCube 공동연구단의 full membership을 얻을 수 있었다. 우리 연구진은 IceCube의 운영을 도왔으며, 학생 한명은 South Pole 팀으로 선발되어 한 달 동안 남극의 IceCube 검출기 시설로 파견되어 직접 검출기의 운영에 참여하기도 하였다. 우리는 태양에서의 암흑물질 포집의 천체물리학적 불확정성(astrophysical uncertainties)에 관한 두 편의 SCI 논문을 주저자로 등재하였으며, 이것은 암흑물질 간접 탐색의 결과들을 이해하는데 중요한 역할을 하고 있다. 연구결과의 활용계획 우리의 중성미자를 활용한 무거운 붕괴성 암흑물질(heavy decaying dark matter)에 대한 첫 번째 연구는 여러 중성미자 망원경들과 이론연구들에서 몇몇 후속 연구들을 이끌어내었다. 우리는 현재 그리고 미래의 WIMP-nucleons 산란을 제한하는(constraining) 연구들을 이해하는데 있어 필수적인 태양 WIMP(Solar WIMP) 연구들의 천체물리학적 불확정성(astrophysical uncertainties)을 수치화 하였다. 우리는 태양에서 발생하는 stopped meson의 붕괴를 기반으로 새로운 암흑물질 관측 채널을 확인하였으며, 이것은 후속 연구들에 적용되어 입자들의 성질들을 더욱 자세히 알아내는 과정에서 주요한 역할을 하게 될 것이다. 우리의 중성미자 단층촬영을 통해서 우리는 지구 내부 조성을 더욱 잘 이해하기 위한 새로운 방법을 확인할 수도 있었다. (출처 : 한글요약문 4p) |
