우주선 측정의 최근 동향(Experimental results)

전문가 제언

□ 1966년 Greisen, Zatsepin, Kuzmin이 특수상대론에 기초한 계산으로 우주선과 우주배경복사 사이의 상호작용 때문에 지구에서는 5×1019eV이상의 우주선이 관찰되지 않을 것을 예측하였다. 이를 GZK 한계라고 한다. AGASA 실험 등에서 1020eV 이상의 우주선이 관측되었으며 이를 GZK 역설 또는 우주선 역설(cosmic ray paradox)이라고 부른다.

□ 1015eV 이하 우주선의 기원과 성질은 잘 알려져 있으나 1020eV 이상의 초고에너지 우주선이 생성되고 가속되는 메커니즘에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. NASA는 초고에너지 우주선의 실체를 규명하는 작업을 향후 10년 안에 밝힐 10대 주요 과제의 하나로 삼고 있다.

□ 우주선은 지구 대기의 입자들과 작용해서 샤워를 만들어내고 지상에서는 이 입자들이 검출된다. 1020eV 이상의 우주선은 지구표면에서 당 한 세기에 수개 꼴로 관측되기 때문에 관측기기의 단면적이 충분히 커야 한다.

□ 형광수득율 측정은 80년대 이후에 개발된 우주선 관측법으로 우주선이 대기를 지나갈 때 그 경로에 있는 원자들이 여기되어 형광을 내는 성질을 이용한다. 대기의 70% 이상을 차지하는 질소는 푸른색의 형광을 내며, 이 때 방출되는 빛을 광전자증폭기(PMT)를 사용하여 전기신호로 변환할 수 있다. 이 방법은 Flys Eye실험에서 사용되었으며, 건설 중인 Pierre Auger 관측소에서도 이 방법을 사용할 예정이다.

□ 현재 가속기를 통해 인위적으로 입자를 가속시켜 도달할 수 있는 입자의 에너지는 3×1012eV이며, 2007년에 CERN이 1014eV에 도달할 것으로 예상된다. 우주선을 이용한 고에너지 현상의 연구는 입자물리학의 발전에 중요한 역할을 해왔으며 앞으로도 실험실에서 도달할 수 없는 영역의 현상을 탐구하는데 중요한 자료가 될 것으로 기대된다.

저자

Engel, R; Klages, H

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2004

권(호)

5(4)

잡지명

Comptes Rendus Physique

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

505~518

분석자

황*룡

분석물

• 우주선 측정의 최근 동향.pdf [185,549 byte]

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