기본 콘텐츠로 건너뛰기

업그레이드에 들어가는 대형 강입자 가속기 (LHC)


 (Some of the 1232 dipole magnets that bend the path of accelerated protons are pictured in the Large Hadron Collider (LHC), which will be shut down for four years of renovations.)

​

​

최근 대형 강입자 가속기(LHC)가 다시 한 번 업그레이드를 위한 가동 중단에 들어갔습니다. 이번 개보수 공사는 4년 일정으로 완공되면 고휘도 LHC(HL-LHC, High-Luminosity LHC)라는 새로운 이름을 갖게 됩니다. HL-LHC 입자 가속기는 2030년 6월에 가동을 시작하여 약 10년 동안 운영될 예정입니다.

​

제네바 인근 유럽 물리학 연구소 CERN의 중심부에 위치한 길이 27km의 원형 터널에 건설된 LHC는 '신의 입자'라고 불리는 힉스 보손의 존재를 증명하는 등 수많은 과학적 성과를 거둔 상태이지만, 아직 우리가 모르는 부분과 알아내야 할 질문들이 많이 남아 있습니다.

​

더 많은 정보을 얻기 위해서는 결국 에너지를 올려 더 많은 입자들을 얻어내야 합니다. HL-LHC의 주요 목표는 LHC의 integrated luminosity(적산 광도)를 원래 설계값 대비 10배 증가시켜 단위 시간·면적당 발생 가능한 입자 충돌 수를 높이는 것입니다. 당연히 이 값이 높을수록 희귀 현상을 관측하기 유리합니다. 현재 LHC는 빔 교차 시 약 60회 충돌 가능한 수준이라면 HL-LHC는 140~200회 충돌이 가능해 훨씬 많은 정보를 얻을 수 있습니다.

HL-LHC는 LHC 터널의 1.2km 구간을 완전히 새로 교체합니다. 주요 기술 업그레이드는 다음과 같습니다.

​

1. Nb₃Sn 초전도 자석 (Triplet Quadrupole Magnets):

기존 LHC: 8.3–8.6 Tesla.

HL-LHC: 11–12 Tesla (Nb₃Sn 재질, aperture 150mm).

ATLAS와 CMS 검출기 주변에 설치되어 빔을 더 세밀하게 집중.

​

2. Crab Cavities:

빔에 횡방향 운동량(transverse kick)을 주어 충돌 각도를 최적화 → 충돌 확률 증가.

ATLAS와 CMS 각각 8개씩 총 16개 설치.

​

3. 기타 기술:

새로운 collimators (빔 제어·보호 장치): 60개 교체 + 20개 추가 (고에너지 입자에 의한 손상 방지).

고전류 초전도 링크, 저임피던스 빔 스크린, 정밀 전력 변환기 등.

극저온(cryogenic) 시스템 강화.

​

4. 검출기(ATLAS, CMS) 업그레이드

검출기도 HL-LHC의 높은 충돌률(초당 수십억 건)에 대응하도록 대대적으로 개조됩니다:

새로운 Inner Tracker (ITk): 전체 실리콘 기반 (Pixel + Strip), 세계 최대 규모 실리콘 픽셀 검출기 (13m², 50억 채널).

고정밀 타이밍 검출기 (30–50 ps 해상도).

전자장비·트리거 시스템 업그레이드 (AI 지원 실시간 이벤트 선별).

​

이번 업그레이드를 통해 HL-LHC는 힉스 보존 생성 능력이 10년의 수명 기간 동안 약 3억 8천만 개로 늘어날 것으로 예상됩니다. 이는 2008년 LHC 가동 시작 이후 발견된 5천 5백만 개와 비교해 대폭 늘어난 것으로 단순히 숫자를 늘리는 게 아니라 최초로 두 개의 힉스 보손을 동시에 생성하고 그 상호작용을 관찰해 빅뱅 직후 우리 우주가 어떻게 진화했는지에 대한 중요한 단서를 찾는 것입니다. 동시에 암흑물질 후보 입자 탐색, 초대칭성(Supersymmetry) 등 새로운 물리 현상 발견 가능성이 크게 높아질 것으로 기대하고 있습니다.

​

이번 업그레이드에 드는 총비용은 12억 스위스 프랑(15억 달러)에 달할 것으로 예상됩니다. 이는 CERN 회원 회비와 미국, 일본, 캐나다, 중국 등을 포함한 국가들의 총액의 10~15%에 해당하는 현물 기부로 충당될 예정입니다.

​

2030년대 HL-LHC의 활약을 기대합니다.

​

​

참고

​

​

https://en.wikipedia.org/wiki/High_Luminosity_Large_Hadron_Collider

​

https://phys.org/news/2026-06-world-largest-particle-smasher-halts.html

​

라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

벨 V-280 Valor 시험 비행 성공

( The V-280 Valor flew for the first time at Bell Helicopter's Amarillo Assembly Center in Texas(Credit: Bell Helicopter/YouTube) )  앞서 소개드린 V-280 발러가 첫 번째 비행 테스트에 성공했다는 소식입니다. V-22 오스프리의 소형화 버전이라고 할 수 있는 V-280 발러는  미 육군의 차세대 헬기 사업인 Future Vertical Lift (FVL)에 입찰을 시도하는 틸트로터기로 현재 미 육군이 주력으로 사용하는 블랙호크 헬기와 비슷한 체급입니다. 다만 틸트로터기인 만큼 최고 속도나 항속 거리면에서 더 유리합니다. 스펙은 이전 포스트를 참조해 주시기   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221115245986  (동영상)   V-280 발러는 틸트로터기의 더 대중화 될 수 있을지를 검증하는 중요한 무대가 될 것입니다. V-22 오스프리의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 너무 비싸져서 사실 미국은 몰라도 그 동맹국에 널리 도입되기는 어려운 부분이 있습니다. V-280 역시 가격이 아주 저렴할 것 같지는 않지만, 좀 더 합리적인 대안은 될 수 있을 것 같습니다. 만약 성공적인 결과가 나오면 한국을 포함한 미국의 동맹국에서 도입을 검토할 수 있을지 모르겠다는 생각입니다.   참고  https://newatlas.com/bell-v-280-valor-maiden-flight/52663/
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기