페르미랩의 뮤온 (g 빼기 2) 실험

입자물리학의 최신 소식을 전달하는 웹진 symmetry 매거진을 가끔 보는데, 오늘 보니 페르미 국립 가속기 연구소에서 실시하는 뮤온 g-2 실험에 대한 기사[1]가 실려 있길래 걍 포스팅 함 ㅋ

표준 모형은 대단히 성공적인 이론이지만, 이 표준 모형을 넘어서는 현상들까지 설명하는 더 큰 물리학 이론의 필요성이 대두되어 왔다. 일전에 비슷한 이야기를 한 적[2]도 있는데, 뭐 여하간 그런 표준 모형을 넘어서는 현상들 중의 하나가 뮤온의 g값이라고 한다.

입자의 자기 모멘트와 자기 회전 비율(gyromagnetic ratio) 사이의 비율을 g값이라고 하는데, 표준 모형에서는 뮤온의 이 g값이 2보다 조금 크게 예측된다고 한다. \displaystyle a_{\mu} = \frac{g-2}{2}라고 정의할 때, 표준 모형에서 a_{\mu}의 값은 0.0011659180 정도라고 한다. 그러나 실제로는 쬐에에에끔 더 크게 측정되는 모양인데, 반복된 측정 결과 브룩헤이븐 국립 연구소의 최종보고서[3]에서 0.0011659209로 결론 난 모양이다. 이 차이는 표준편차의 3배나 벗어나므로 단순하게 측정 오차라고 설명하기 어려워졌다. 결국 더욱 정밀한 측정의 필요성이 대두되었고, 결국 페르미랩에서 매우 정밀한 g 빼기 2 실험을 시도하는 것 같다. 웹진인 ‘물리학과 첨단기술’의 2015년 6월호[4]에 있는 기사[5]가 상당히 재미있으니 일독을 권한다.

여하간 이 실험을 위해서는 이유는 모르겠지만 초 거대한 단일 전자석이 필요한 모양인데, 이거 운송하기가 만만치 않았던 것 같다. Tennessee–Tombigbee 운하를 따라 배로 운송했던 모양인데, 수천 명의 사람들이 이 소식을 어디서 들은건지 운집해서 구경했다[1]고 한다. 아무래도 대부분 물리학 덕후-_-임에 틀림없을 듯. ㅋㅋㅋ 덕분에 세계에서 가장 유명한 전자석이라나 뭐라나-_-

symmetry 매거진에 실험실 내부를 볼 수 있는 360도 파노라마 사진을 소개[6]하고 있다. 재미있으니 함 보시라. 일전에 국제 우주 정거장의 파노라마[7]가 연상되는데, 실험실 내부를 이렇게 보여주니 상당히 좋구만.

뭐 여하간 뉴트리노 진동, 물질-반물질 비대칭성 등등을 모두 자연스럽게 설명할 수 있는, 말 그대로 ‘모든 것의 이론‘이 나 죽기전에 좀 완성이 돼야 할 텐데, 자꾸 이론을 벗어나는 요상한 현상이 관측되니 그런 날은 요원할 듯 하다-_-

 


[1] symmetry magazine Muon magnet’s moment has arrived 06/01/17
[2] 내 백과사전 Lisa Randall이 Carlo Rovelli의 대중물리학 책을 혹평하다 2017년 3월 9일
[3] Muon (g-2) Collaboration: G.W. Bennett, et al, “Final Report of the Muon E821 Anomalous Magnetic Moment Measurement at BNL”, arXiv:hep-ex/0602035 DOI:10.1103/PhysRevD.73.072003
[4] http://webzine.kps.or.kr/contents/index.php?mode=view&update ….
[5] 김영임. “Muon g-2 Experiments”, 물리학과 첨단기술 2015년 6월 제24권 6호, DOI:10.3938/PhiT.24.033 (pdf)
[6] http://vms.fnal.gov/w1/vr/mg2/index.html
[7] 내 백과사전 국제 우주 정거장(ISS) 가상 탐험 2015년 9월 3일

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