AMS(The Alpha Magnetic Spectrometer) 공동 연구팀을 대표해서, Sam Ting (J/ψ (J/Psi) meson 발견자, 1976년 노벨상 수상자이자 AMS PI) 교수님께서 조금전 CERN 대강당에서 인터넷을 통해 전 세계로 중계되는 세미나 발표를 하셨습니다. 여유로운 말투, 실험 결과에 대한 확신, 중요성에 대한 확고한 믿음이 전달된 대단히 인상적인 강연이었고, 그 결과 또한 대단히 흥미로운 것이어서 소개하고자 합니다. 아래 모든 자료는 팅 교수님의 세미나 슬라이드를 캡쳐한 것입니다.
AMS는 국제우주정거장(ISS)의 외부에 장착된 디텍터를 이용하여 전하를 가진 고에너지 입자 (전자, 반전자, 양성자, 반양성자 등)와 감마선의 Flux를 정밀하게 측정하여 이로부터 암흑물질의 증거를 포착하려는 목표를 가지고 있습니다. 암흑물질은 쌍소멸 혹은 붕괴 과정에서 이들 입자를 직접 내놓거나 혹은 2차 붕괴 부산물로 내놓을 것으로 이론가들이 오래 전부터 예측하고 있어왔고, 실제로 최근의 여러 실험들 (PAMELA, FERMI, AMS-1, HEAT ..)등을 통해 그 실체가 드러나기 시작했습니다.
이번 발표에서 특히 주목한 물리량은 소위 positron fraction. 즉, 반전자 플럭스와 전자와 반전자 플럭스의 합의 비율입니다.
$$\frac{\phi(e^+)}{\phi(e^-+e^+)}$$
대부분의 천체물리학적 과정에서 전자는 다수 만들어 질 수 있으나, 고에너지 반전자는 오직 특별한 과정, 특히 암흑물질 쌍소명 과정 등을 통해 만들어 질 것으로 생각되며 따라서 고에너지 영역에서 positron fraction은 서서히 증가하다가 어느 이상 에너지에서 급격하게 감소하는 "sudden drop"의 형태를 띌 것으로 예상됩니다.
그리고 아래는 PRL을 통해 조만간 발표될 AMS-2의 결과입니다. 빨간색 점들이 새로운 데이터 입니다.
현재 "완전하게 확실한" 데이터는 분명한 증가 패턴을 보여줍니다. 이건 분명합니다. 하지만, 암흑물질의 증거가 되기 위해선 반드시 어느 에너지 영역에서 뚝 떨어지는 패턴을 추가적으로 보여주어야 하며, 바로 그 점이 암흑물질의 질량이 될 것이기 때문에 엄청나게 중요하다고 할 수 있을 것입니다. 더 높은 에너지 영역의 데이터를 이미 AMS 팀은 가지고 있으나, 팅 교수님은 이 실험이 너무나 어려운 실험이고, 본인은 평생 단 한번의 실험적 실수를 한 적이 없는 만큼 충분히 확신을 가질 때까지 기다려 달라고 합니다. 만약 AMS-2가 이 "sudden drop"을 확인하게 된다면, 분명 중요한 발견으로 인정받게 될 것인 만큼 신중에 신중을 기한다는 인상입니다.
흥분되고, 저도 후속 발표를 기다립니다. (앞으로 20년간 죽~!)
...
팅 교수님의 강연은 개인적으론 두번째 보는 건데요, 정말 대단하시네요.
***추가 자료***
1. First result from the AMS experiment at CERN Press Office
2. Phys. Rev. Lett. 110, 141102 (2013): First Result from the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station: Precision Measurement of the Positron Fraction in Primary Cosmic Rays of 0.5–350 GeV
3. Viewpoint: Positrons Galore APS.
AMS는 국제우주정거장(ISS)의 외부에 장착된 디텍터를 이용하여 전하를 가진 고에너지 입자 (전자, 반전자, 양성자, 반양성자 등)와 감마선의 Flux를 정밀하게 측정하여 이로부터 암흑물질의 증거를 포착하려는 목표를 가지고 있습니다. 암흑물질은 쌍소멸 혹은 붕괴 과정에서 이들 입자를 직접 내놓거나 혹은 2차 붕괴 부산물로 내놓을 것으로 이론가들이 오래 전부터 예측하고 있어왔고, 실제로 최근의 여러 실험들 (PAMELA, FERMI, AMS-1, HEAT ..)등을 통해 그 실체가 드러나기 시작했습니다.
이번 발표에서 특히 주목한 물리량은 소위 positron fraction. 즉, 반전자 플럭스와 전자와 반전자 플럭스의 합의 비율입니다.
$$\frac{\phi(e^+)}{\phi(e^-+e^+)}$$
대부분의 천체물리학적 과정에서 전자는 다수 만들어 질 수 있으나, 고에너지 반전자는 오직 특별한 과정, 특히 암흑물질 쌍소명 과정 등을 통해 만들어 질 것으로 생각되며 따라서 고에너지 영역에서 positron fraction은 서서히 증가하다가 어느 이상 에너지에서 급격하게 감소하는 "sudden drop"의 형태를 띌 것으로 예상됩니다.
그리고 아래는 PRL을 통해 조만간 발표될 AMS-2의 결과입니다. 빨간색 점들이 새로운 데이터 입니다.
현재 "완전하게 확실한" 데이터는 분명한 증가 패턴을 보여줍니다. 이건 분명합니다. 하지만, 암흑물질의 증거가 되기 위해선 반드시 어느 에너지 영역에서 뚝 떨어지는 패턴을 추가적으로 보여주어야 하며, 바로 그 점이 암흑물질의 질량이 될 것이기 때문에 엄청나게 중요하다고 할 수 있을 것입니다. 더 높은 에너지 영역의 데이터를 이미 AMS 팀은 가지고 있으나, 팅 교수님은 이 실험이 너무나 어려운 실험이고, 본인은 평생 단 한번의 실험적 실수를 한 적이 없는 만큼 충분히 확신을 가질 때까지 기다려 달라고 합니다. 만약 AMS-2가 이 "sudden drop"을 확인하게 된다면, 분명 중요한 발견으로 인정받게 될 것인 만큼 신중에 신중을 기한다는 인상입니다.
흥분되고, 저도 후속 발표를 기다립니다. (앞으로 20년간 죽~!)
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팅 교수님의 강연은 개인적으론 두번째 보는 건데요, 정말 대단하시네요.
***추가 자료***
1. First result from the AMS experiment at CERN Press Office
2. Phys. Rev. Lett. 110, 141102 (2013): First Result from the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station: Precision Measurement of the Positron Fraction in Primary Cosmic Rays of 0.5–350 GeV
3. Viewpoint: Positrons Galore APS.
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