충돌물리와 차세대 검출기 연구로 세계적 역량 갖춰
상태바
충돌물리와 차세대 검출기 연구로 세계적 역량 갖춰
  • 송재호 이사
  • 승인 2012.12.31 22:29
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

세계 선진 대학과의 경쟁 통해 우리의 강점 키우다

지난 40여 년간 실험입자물리학은 표준모형을 검증하는 것을 주요 연구 목표로 해왔다. 표준모형은 실험결과와 잘 일치하는 것으로 알려져 왔다. 그러나 표준모형도 완전한 이론이 아니기에 결점을 보충하기 위한 이론적 모델이 많이 제안되었다. 초대칭 모형, 여분차원, 확장표준모형 등 표준모형 이후의 이론적 모델들은 자연의 물리법칙을 설명하는 과정에서 새로운 입자를 도입한다. 때문에 자연 현상을 잘 이해하기 위해서는 새로운 입자의 탐색과 표준모형의 정밀 측정 실험이 필수적이다.

새로운 입자의 탐색 및 표준모형의 정밀 측정

경북대학교 WCU 고에너지충돌물리연구사업단(이하 사업단)은 물리적 현상 연구에 매진하며 수 년간 노하우 및 경험을 축적해왔다. 새로운 입자의 탐색, 표준모형의 정밀 측정, 실리콘 및 섬광체에 기반을 둔 비행 궤적 검출기와 에너지 검출기의 연구 개발이 사업단의 주요 연구 분야다.

김동희 교수는 “새로운 입자의 탐색은 테바트론 가속기의 2TeV 양성자-반양성자 충돌 실험을 이용해 연구해 왔고, LHC 실험의 14TeV 양성자-양성자 충돌실험에서 계속 진행될 것이므로 입자 탐색 실험은 향후 더욱 활발히 수행될 것이다”라며 “우주에 작용하는 물리법칙을 이해하기 위해서는 표준모형의 정밀 측정뿐만 아니라 물질-반물질 비대칭성의 근원에 대한 연구도 반드시 필요하며, KEKB의 전자-반전자 비대칭 에너지 충돌에서 생성되는 메존 시스템을 통해 연구하고 있다”고 설명했다.

고에너지 물리실험을 위한 가속기 시설은 대부분 선진국에 소재하고 있다. 이에 WCU 프로그램을 통해 미국에서 1명, 일본에서 1명의 해외석학을 초빙해 연구그룹에 참여시키고 있다. 이 프로그램을 통해 연구시설을 보유한 실험 그룹과 교류 및 공동연구활동을 쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라 전 세계의 입자 물리 실험분야에서 한국의 과학적 역량을 증진시킬 수 있을 것으로 기대된다.

김 교수는 “저명한 외국인 교수와 긴밀히 공동연구를 통해 표준모형의 정밀 측정, 새로운 입자의 탐색, 입자물리학의 미래를 위한 청사진 작성은 시간 및 효율성 측면에서 대단한 이점이 있다”며 “사업단은 세계 속의 고에너지 물리 연구에 중요한 역할을 수행할 것이며, 차세대 젊은 물리학자들이 리더로 성장할 수 있도록 기여할 것이다”라고 밝혔다.

“우리의 연구 경쟁력 세계적 반열에 올리겠다”

2009년 WCU사업에 선정된 사업단은 교육과 연구 경쟁력을 세계적 반열에 올리는 것을 목표로 하고 있다. 연구역량이 높은 우수 해외학자들과 함께 공동으로 충돌물리(Collider Physis)연구에 매진하고 있으며, 김 교수를 비롯한 해외학자 2명을 포함해 교수진 2명과  5명의 박사급 연구원, 석·박사급 연구원 6명, 학생 20여 명이 참여해 입자물리실험 CERN의 LHC에서의 강입자 충돌물리(CMS), 경입자 충돌물리 및 차세대 검출기 연구를 수행하고 있다.

김 교수는 “사업단은 과학논문인용색인(SCI)급 논문을 100여 편 게재하는 성과를 거뒀다. 새로운 입자 발견을 위한 연구 주제로 한 17편의 주저자 논문 중 9편을 상위 10% SCI 학술지에 게재, 질적으로도 매우 우수한 연구 성과를 일궜다는 평을 받고 있다”고 자랑했다.

사업단은 연구의 효율적인 진행을 위해 ‘진도관리 시스템’ 소프트웨어를 구축하고 계산 능력의 국제 경쟁력 확보를 위해 자체 클러스터 컴퓨터를 구축, 주요 데이터 분석에 기여하고 있다. 또한 교육과학기술부 지원을 받아 선진외국팀과의 원활한 소통을 위한 최첨단 원격화상회의 시스템을 전국에서 최초로 구축하여, 고화질 영상과 대용량 데이터를 실시간으로 주고받는 사이버 융합 연구 환경이 마련됐다. 이는 국내는 물론 전 세계 연구소와 대학들과의 연구 소통 장비로서 충돌물리 연구 관련 실시간 화상회의에 활용하고 있다.

김 교수는 “WCU 사업기간 중 선진국 대학팀과 경쟁하면서 자연스럽게 연구 역량을 쌓았고 이를 통해 사업단만의 연구 강점을 보유하게 됐다”며 “향후 지속될 충돌물리 연구 분야에서 인류가 아직 모르는 새로운 물리현상을 발견하는 데 이들 성과를 활용하게 될 것”이라고 전했다.

경험 갖춘 저명한 국내외 전문가들과 함께 연구

사업단의 연구 프로그램은 크게 물리현상연구와 검출기 개발로 나누어져 있으며, 국내외 연구자들이 공동으로 연구하고 있다. 국내 연구자들의 기본적인 연구프로젝트의 구조는 물리 현상 연구에 관한 새로운 입자의 탐색과 정밀 측정을 지향하고, 실리콘과 섬광체에 기반을 둔 차세대 검출기를 연구 개발 하고 있다.

사업단은 이러한 연구구조와 개념에 적합하고 연구 활동의 효율을 최대화할 수 있도록 해외 석학을 채용해 연구를 진행하고 있다. 이들은 전공분야는 물론 연구주제에 대해 광범위한 경험을 가지고 국제적으로 저명한 전문가들로서 국내의 연구진 및 학생과 연구에 전념하고 있다. 

김 교수는 “사업단의 연구 분야는 하드론 충돌에서 새로운 입자탐색, 렙톤 충돌에서 정밀측정실험, 차세대 검출기의 연구개발 등이며 국내외 연구자 및 해외 석학이 하나의 팀으로서 밀접한 협력을 통해 프로젝트의 목표를 성취해내고 있다”며 “한편 충돌물리실험은 수백 명이 참가하는 거대과학으로 각 연구 주제를 국제 공동연구로 수행하고 있다”고 말했다.

사업단은 연구를 위해 국제 연구 그룹과 협력해 연구 주제에 따라 국내 및 외국 연구기관과 직접적으로 연결되어 있으며 연구 분야와 관련 있는 국제 컨퍼런스, 워크숍을 주최하고 있다. 이러한 국제 컨퍼런스를 통해 연구역량을 높임은 물론 대외적인 연구 성과를 홍보하고 있는 것이다. 향후 International workshop on the interconnection between particle physics and cosmology(PPC)나 LCWS, ACFA와 같은 ILC관련 워크숍을 주최할 수 있도록 노력하고 있다.

김 교수는 “다양한 연구 활동을 기반으로 선진국의 연구 수행 역량을 넘어서 창의적으로 세계적 연구를 주도하는 사업단이 될 수 있도록 노력을 다하겠다”고 포부를 전했다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.
주요기사