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중성미자 실험: 최근 결과 총괄

전문가 제언: ○ 중성미자는 전기적으로 중성이며, 스핀 1/2을 갖는 기본 입자이다. 중성미자는 네 가지 상호작용 중 약력에 대한 전하만을 갖기 때문에, 검출하기가 힘든 입자이다. 태양에서 발생하는 중성미자 중 약 50억 개가 매초 지구 위의 1의 면적을 뚫고 지나간다.

○ 질량이 없는 입자는 헬리시티(helicity)를 왼손/오른손 편극 중 한 가지 만 갖는 것이 가능하다. 질량이 있는 입자는, Lorentz 변환을 통해 두 종류의 헬리시티를 반드시 갖게 된다.

○ 표준 모형은 게이지 이론으로 이 모형에서 중성미자는 질량이 없는 것으로 가정된다. 관측 결과 중성미자는 왼손 편극된 것만이 관측 되었으며, 따라서 표준 모형에서 중성미자는 왼손 편극된 상태만 존재한다고 가정하였다.

○ 그러나 98년 Kamiokande 실험에서 중성미자의 질량이 존재함이 확인되었으며, Science 잡지는 이 발견을 98년의 가장 중요한 과학적 발견 중 4번째로 간주한다고 보도하였다.

○ 중성미자 질량이 발견됨에 따라, 표준 모형의 수정이 불가피 하게 되었으며, 이는 입자 물리학 전반에 영향을 끼칠 것으로 고려된다. 중성미자가 수정된 이론에서 Dirac 스피너(spinor), Majorana 스피너 중 어느 것으로 기술되는지의 여부는 알려져 있지 않으며, 이는 앞으로 흥미로운 이론 물리의 연구 대상이다.

○ 중성미자의 질량이 작더라도 전체 입자의 개수가 많은 경우 우주론 연구에서도 그 효과를 무시할 수 없다. 중성미자는 CDM(Cold Dark Matter)으로 암흑 물질 중 18% 정도를 차지하는 것으로 평가되고 있다.

○ K2K 중성미자 진동 실험에서는 한국은 일본, 미국 등 8개국과 공동으로 실험에 참여하였으며 중성미자 검출기 개발과 데이터 분석에 기여한 바 있다.

저자: Shirai, J; CA KamLand Collaboration
자료유형: 학술정보