| 초록 |
연구의 목적 및 내용 초고에너지 우주선 (ultra-high energy cosmic rays)의 기원을 규명하는 것은 현대 물리학에서 풀어야할 난제 중의 하나이다. 이 우주선은 우리은하 밖에서 온 것으로 추정되고 있지만, 우주 배경복사와의 상호작용으로 ∼100 Mpc 이상의 거리를 전파할 수는 없어, 근접 우주의 천체에서 와야만 한다. 그러나 우주 자기장은 우주 거대구조에서 우주선의 진행 경로를 휘게 하여, 우주선 기원의 추정을 어렵게 하고 있다. 따라서 초고에너지 우주선을 가속할 수 있을 것으로 예측되는 여러 천체가 제안되고 있지만, 이들의 기원은 아직 규명되지 못하고 있다. 본 연구에서는 초고에너지 우주선의 천체물리학적 기원을 규명하기 위하여, 한편으로는 Telescope Array(TA) 실험에 참여하면서, 또 다른 한편으로는 우주 자기장, 거대구조 충격파 등에 대한 다양한 이론 연구를 수행하였다. 연구결과 초고에너지 우주선의 천체물리학적 기원을 규명하기 위한 다음의 이론연구와 실험연구를 수행하였다. 이론연구 – 우주 거대구조 충격파를 포함한 다양한 천체물리학적 모형과 우주선의 은하간 전파에 대한 연구를 수행하였다. 그리고 우주 자기장을 비롯하여, 초고에너지 우주선 생성과 전파에 영향을 미치는 다양한 주제에 대한 연구를 수행하였다. 본 보고서에서는 다음 3개의 주요 연구 결과를 기술한다: ① 우주 거대구조 충격파에서 우주선 가속의 정량적 예측, ② 우주 거대구조 충격파에서 전파 및 X-선 관측에서 관측되는 마하수 예측, ③ 은하단 병합(merger) 충격파 특성 연구. 실험연구 – 초고에너지 우주선 관측 실험인 TA의 장비 구축 및 자료 획득·분석에 참여하였다. 실험에서 얻어진 자료를 이용한 논문 작성에 참여하였다. 그리고 관측된 초고에너지 우주선과 근접 우주 천체와의 상관관계 분석을 통해 초고에너지 우주선의 기원을 예측하고, 우주 자기장의 특성을 이해하려고 하였다. 총 연구기간 중 이론연구의 결과는 34편의 SCI 논문, 실험연구의 결과는 21편의 논문, 등 총 55편의 SCI 논문으로 발표 되었다. 또한 Telescope Array(TA) 실험은 150여편의 프로시딩 논문으로도 발표되었다. 총 연구기간 중 연구책임자는 53편의 초청강연 발표를 하였다. 연구결과의 활용계획 ① TA 실험에 참여하여 직접 데이터를 얻고 분석함으로써 얻어진 경험은, 대규모 입자 및 천체 실험에 활용될 것으로 기대한다. ② 본 연구의 결과는 초고에너지 우주선의 천체물리학적 기원 및 우주 자기장의 특성 이해에 활용될 것으로 기대한다. ③ 초고에너지 우주선 연구는 궁극적으로는 우주와 천체 현상을 이해하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대한다. ④ 과제명 “초고에너지 우주선 입자의 기원 및 특성: TA 실험 참여 및 천문학적 의미 규명” 후속 연구에 선정되어, 앞으로 3년간 유사한 주제의 연구를 계속할 예정이다. (출처 : 한글요약문 4p) |
