남극 중성미자 관측소, 670개의 새로운 센서 장착
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2026-02-13 18:27:53
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- 중성미자, 물질과 거의 상호작용하지 않으며, 감지되지 않고 지구와 우리 몸 통과한다.
- 중성미자와 그 생성원 연구에 있어 중요한 시설은 남극 아이스큐브 중성미자 관측소
- 남극 얼음에 설치된 5,160개의 광검출기를 통해 중성미자가 남극 얼음을 통과할 때 생성되는 2차 입자에서 나오는 미세한 빛을 감지
중성미자는 어디에나 존재하지만, 그 정체는 아직 미스터리다. 질량이 거의 없는 이 기본 입자는 물질과 거의 상호작용하지 않으며, 지구와 우리 몸을 거의 감지되지 않은 채 통과한다. 바로 이러한 이유로 중성미자는 귀중한 메신저다. 중성미자는 방사성 붕괴부터 초신성 폭발, 별의 파열, 활동성 은하핵에 이르기까지 생성 과정에 대한 정보를 제공한다. 중성미자가 비행 중 세 가지 유형 사이를 오가는 특성은 우주론과 물리학의 근본적인 질문에 대한 단서를 제공할 수 있다.
중성미자와 그 생성원을 연구하는 데 있어 가장 중요한 시설은 남극에 위치한 아이스큐브 중성미자 관측소다. 남극 얼음에 설치된 5,160개의 광검출기를 통해 물리학자들은 중성미자가 남극 얼음을 통과할 때 생성되는 2차 입자에서 나오는 미세한 빛을 감지할 수 있다.
모든 방향을 관측할 수 있는 더욱 민감한 검출기 구체
아이스큐브 관측소는 최근 업그레이드되었다. 수주에 걸친 현장 탐사를 통해 연구진은 남극 얼음 속 최대 2,400미터 깊이에 총 600개 이상의 새로운 센서로 구성된 6개의 추가 배열을 설치했다. 각 검출기 어레이는 내압성이 뛰어난 투명 보호 덮개로 둘러싸인 100개 이상의 센서 패키지로 구성된다. 핵심 요소는 농구공 크기의 mDOM 센서 구체로, 이 구체 안에는 24개의 광증폭관(PMT)이 모든 방향으로 배열되어 있다.
독일 전자 싱크로트론(DESY)의 마렉 코왈스키는 "mDOM은 놀라운 검출기다"고 말했다. "mDOM에 있는 24개의 PMT는 얼음 전체 부피를 모니터링하고 그 안에서 중성미자 상호작용을 관찰하는 데 도움을 준다. 24개의 PMT 외에도 mDOM에는 얼음 내부 깊숙이 관찰할 수 있는 3개의 고해상도 카메라가 있어, 이처럼 거대한 구조물에서 얼음이 어떻게 재결빙되는지 연구할 수 있다.“
저에너지 중성미자 검출 정밀도 향상
이번 확장을 통해 아이스큐브 관측소는 이전보다 훨씬 효율적으로 저에너지 중성미자를 검출할 수 있게 되었다. 이를 통해 중성미자의 진동과 같은 특성을 더욱 정밀하게 측정할 수 있다. "이번 업그레이드는 새로운 지상 계측 장비와 결합하여 고에너지 우주선을 측정할 수 있는 새로운 가능성을 열어준다"고 카를스루에 공과대학교(KIT)의 안드레아스 하웅스는 설명했다.
새롭게 추가된 6개의 스트링과 최적화된 센서는 아이스큐브 관측소의 더욱 포괄적인 확장을 위한 시험 및 프로토타입 역할도 한다. "이번 업그레이드는 우주를 향한 새로운 창을 열어줄 뿐만 아니라, 아이스큐브 2세대 확장을 위한 의미 있는 기술적, 실용적 시험이기도 하다"고 KIT의 랄프 엥겔이 말했다. "2세대 확장을 통해 최고 에너지 영역에서 중성미자 천문학 연구가 가능해질 것이다. 이는 10자리 수에 달하는 에너지 범위에서 중성미자를 측정할 수 있는 세계에서 유일무이한 관측소를 탄생시킬 것이다.“
출처: IceCube Neutrino Observatory,
KIT(Karlsruher Institut für Technologie),
DESY
- 중성미자, 물질과 거의 상호작용하지 않으며, 감지되지 않고 지구와 우리 몸 통과한다.
- 중성미자와 그 생성원 연구에 있어 중요한 시설은 남극 아이스큐브 중성미자 관측소
- 남극 얼음에 설치된 5,160개의 광검출기를 통해 중성미자가 남극 얼음을 통과할 때 생성되는 2차 입자에서 나오는 미세한 빛을 감지
아이스큐브 관측소 업그레이드
남극 중성미자 관측소, 670개의 새로운 센서 장착
남극 얼음 속에 새로운 "눈"이 생겼다. 남극의 아이스큐브 중성미자 관측소에 6개의 새로운 센서 어레이가 장착되었다. 수 킬로미터 길이의 케이블에 매달려 얼음 속에 설치된 이 검출기들은 이제 저에너지 중성미자를 더욱 정밀하게 감지해 그 특성에 대해 더 자세히 알아낼 수 있다. 또한 고에너지 우주 중성미자의 근원도 더욱 정확하게 파악할 수 있게 되었다. 이는 우주 현상과 표준 모형의 기초에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있을 것이다.
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| ▲ 아이스큐브 확장: 새로운 센서 구체가 남극 빙하 속으로 내려졌다. © Yuya Makino/ IceCube/NSF |
중성미자는 어디에나 존재하지만, 그 정체는 아직 미스터리다. 질량이 거의 없는 이 기본 입자는 물질과 거의 상호작용하지 않으며, 지구와 우리 몸을 거의 감지되지 않은 채 통과한다. 바로 이러한 이유로 중성미자는 귀중한 메신저다. 중성미자는 방사성 붕괴부터 초신성 폭발, 별의 파열, 활동성 은하핵에 이르기까지 생성 과정에 대한 정보를 제공한다. 중성미자가 비행 중 세 가지 유형 사이를 오가는 특성은 우주론과 물리학의 근본적인 질문에 대한 단서를 제공할 수 있다.
중성미자와 그 생성원을 연구하는 데 있어 가장 중요한 시설은 남극에 위치한 아이스큐브 중성미자 관측소다. 남극 얼음에 설치된 5,160개의 광검출기를 통해 물리학자들은 중성미자가 남극 얼음을 통과할 때 생성되는 2차 입자에서 나오는 미세한 빛을 감지할 수 있다.
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| ▲ 남극에 위치한 아이스큐브 관측소는 세계에서 가장 중요한 중성미자 검출기다. © Ilya Bodo/ IceCube/NSF |
모든 방향을 관측할 수 있는 더욱 민감한 검출기 구체
아이스큐브 관측소는 최근 업그레이드되었다. 수주에 걸친 현장 탐사를 통해 연구진은 남극 얼음 속 최대 2,400미터 깊이에 총 600개 이상의 새로운 센서로 구성된 6개의 추가 배열을 설치했다. 각 검출기 어레이는 내압성이 뛰어난 투명 보호 덮개로 둘러싸인 100개 이상의 센서 패키지로 구성된다. 핵심 요소는 농구공 크기의 mDOM 센서 구체로, 이 구체 안에는 24개의 광증폭관(PMT)이 모든 방향으로 배열되어 있다.
독일 전자 싱크로트론(DESY)의 마렉 코왈스키는 "mDOM은 놀라운 검출기다"고 말했다. "mDOM에 있는 24개의 PMT는 얼음 전체 부피를 모니터링하고 그 안에서 중성미자 상호작용을 관찰하는 데 도움을 준다. 24개의 PMT 외에도 mDOM에는 얼음 내부 깊숙이 관찰할 수 있는 3개의 고해상도 카메라가 있어, 이처럼 거대한 구조물에서 얼음이 어떻게 재결빙되는지 연구할 수 있다.“
저에너지 중성미자 검출 정밀도 향상
이번 확장을 통해 아이스큐브 관측소는 이전보다 훨씬 효율적으로 저에너지 중성미자를 검출할 수 있게 되었다. 이를 통해 중성미자의 진동과 같은 특성을 더욱 정밀하게 측정할 수 있다. "이번 업그레이드는 새로운 지상 계측 장비와 결합하여 고에너지 우주선을 측정할 수 있는 새로운 가능성을 열어준다"고 카를스루에 공과대학교(KIT)의 안드레아스 하웅스는 설명했다.
새롭게 추가된 6개의 스트링과 최적화된 센서는 아이스큐브 관측소의 더욱 포괄적인 확장을 위한 시험 및 프로토타입 역할도 한다. "이번 업그레이드는 우주를 향한 새로운 창을 열어줄 뿐만 아니라, 아이스큐브 2세대 확장을 위한 의미 있는 기술적, 실용적 시험이기도 하다"고 KIT의 랄프 엥겔이 말했다. "2세대 확장을 통해 최고 에너지 영역에서 중성미자 천문학 연구가 가능해질 것이다. 이는 10자리 수에 달하는 에너지 범위에서 중성미자를 측정할 수 있는 세계에서 유일무이한 관측소를 탄생시킬 것이다.“
출처: IceCube Neutrino Observatory,
KIT(Karlsruher Institut für Technologie),
DESY
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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