지중해 바닷속 3500미터에 설치된 망원경

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-05-10 22:06:29
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* 해저 중성미자 감지기를위한 새로운 센서 장치

심해의 망원경
지중해의 해저 중성미자 감지기를위한 새로운 센서 장치


특별한 종류의 망원경 KM3NeT / ARCA 중성미자 감지기가 지중해 표면 아래 3500 미터 아래로 건설되고 있다. 심해의 영구적인 어둠 속에서 고감도 광검출기는 우주 중성미자의 약한 빛의 섬광을 감지해야 한다. 현재 시칠리아 해안에서 80km 떨어진 이 중성미자 망원경에 5개의 새로운 탐지 장치가 설치됐다. 

▲ 지중해의 바닥에 고정된 고감도 광 검출기 가닥은 충돌하는 중성미자에서 약한 빛의 섬광을 포착한다.

© Marijn van der Meer / Quest


수십억 개의 중성미자가 매초 마다 우리 몸을 통해 뛰고 있다.
거의 질량이 없는 이 기본 입자는 다른 물질과 거의 상호 작용하지 않고 원자와 거의 충돌하지 않기 때문이다. 이처럼 드문 충돌에서 발생하는 약한 빛의 섬광을 사용해 이러한 "유령 입자"를 감지하는 것은 그래서 어렵다. 일부 탐지기는 벽에 고감도 광 탐지기가 내장된 지하 탱크를 사용하는 반면 IceCube 중성미자 관측소와 같은 다른 탐지기는 남극의 맑은 얼음에 박힌 수천 개의 탐지기 구체를 사용한다.

지중해 바닥에 있는 청취 포스트

KM3NeT / ARCA 중성미자 망원경의 경우 과학자들은 자연환경을 탐지 매체(심해의 물)로 사용한다. 중성미자 관측소는 지중해 표면 아래 3500 미터 아래에 있으며 자연적으로 영구적 인 어둠이 있는 지역에 있다. Sicilian Capo Passero에서 약 80km 떨어진 이 망원경은 2015년부터 점진적으로 제작되고 있다.

작업이 완료되면 해저 중성미자 망원경은 230개의 탐지기 가닥으로 구성될 것이다.
이 망원경은 남극의 빙하 아래 중성미자 탐지기 IceCube만큼 측면 1km의 큐브 모양 영역을 함께 덮는다. 이 끈 모양의 유닛은 각각 높이가 700m이며 고감도 광센서로 장식된 18개의 구형 모듈로 구성된다. 그들은 지중해의 물과 중성미자 상호 작용으로 인한 약한 빛의 섬광을 등록해야 한다.

처음 6개의 검출기 가닥을 사용할 준비가 됐다.

2021년 4월 초에 KM3NeT / ARCA 프로젝트 팀이 새로운 중성미자 망원경의 작동을 위한 기반을 마련했다. 원격 제어 수중 차량으로 각각 18개의 모듈이 있는 5개의 새로운 KM3Net 감지 장치가 해저에 고정되었다.
과학자들과 기술자들은 측정 장치의 전원 공급 및 데이터 전송을 위한 노드 역할을 하는 스위치 박스를 설치했다. 전기 광학 케이블을 통해 인근 Capo Passero의 데이터 센터에 연결된다.
▲ 설치될 구형 감지기 모듈 중 일부다. © KM3NeT.

2015년에 설치된 첫 번째 파일럿 장치와 함께 KM3NeT / ARCA 중성미자 망원경의 첫 번째 확장 단계를 위해 계획된 24개의 탐지기 스트링 중 6개가 이제 작동 준비가 됐다.
이제부터 과학적 테스트와 측정을 시작할 수 있다.

우주 중성미자 검색

KM3NeT / ARCA 해저 중성미자 감지기는 북반구에서 IceCube가 지구 반대편에서 하는 일을 수행해야 한다. 물리학자들의 목표는 특히 고에너지 우주 중성미자를 추적하고 그 기본 특성을 연구하는 것이다. 지중해에 있는 이 새로운 탐지기는 은하 중심과 대부분의 은하수를 포함하여 하늘의 약 87%를 커버할 수 있다.

연구자들은 하늘의 이 지역에서 포착된 중성미자가 이 고에너지 기본 입자가 어떻게 형성되고 우리 은하의 중심에서 어떤 물리적 과정이 일어나는지에 대한 새로운 정보를 제공하기를 희망한다. 최근에야 아이스 큐브 탐지기 팀이 블랙홀을 통해 별이 죽었을 때 생성된 중성미자를 처음으로 탐지하는 데 성공했다.
출처 : KM3NeT

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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