| 초록 |
□ 연구개요 그동안 13 TeV의 LHC Run II 실험을 통하여, 표준모형의 힉스 입자 질량에 관한 미세조성(fine-tuning) 문제 해결에 직접적인 책임이 있는 것으로 알려진 초대칭 입자, 즉 ``stop''이 존재한다 하더라도 그 문제를 해결하는데 필요한 정도의 질량 (<1TeV) 보다는 훨씬 무거울 것으로 여겨지게 되었다. LHC 실험의 에너지 스케일을 점진적으로 높여 왔음에도 지금까지의 실험에서 표준모형에서 이야기하는 입자 이외의 어떤 새로운 입자가 발견되지 않았다는 사실은 오랫동안 지적되어 왔던, 표준모형의 힉스 입자에 대한 fine-tuning 문제가 아직도 전혀 해결되지 않았고, 점정 더 심각해지고 있다는 것을 의미한다. 이에 따라 그동안 간간이 논의 되었었던 “focus point scenario”, “relaxation mechanism” 등 fine-tuning을 낮추려는 시도들을 다시 검토할 필요가 있었다. 하지만 이런 시도들도 여러 문제들을 안고 있어서, 지금까지 논의되지 않았던 새로운 방법을 모색할 필요가 있었고, 이런 요구에 부응하고자 지난 3년간 본인의 연구를 수행해 왔었다. 또한 최근 관측 결과에 부합하는 우주의 급팽창 모형들이 이론의 perturbativity에 문제가 있음이 지적되고 있어서, 좀 더 발전된 모형의 개발이 필요하였다. 지난 3년간 이에 대한 연구도 함께 수행하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 과제의 연구를 통하여, 'stop'의 질량이 다소 무겁더라도 미세조정 문제를 현저히 완화시킬 수 있는 방법을 제시할 수 있었다. 아직은 LHC 실험 제약이 별로 강하지 않은, 표준모형 게이지 상호작용에는 관여하지 않는 새로운 스칼라 입자 2개를 도입하여, 힉스 입자의 fine-tuning 문제(“little hierarchy problem')를 해결할 수 있는 한가지 새로운 방법을 발견한 것이다. 아직은 널리 알려지지 않아서 앞으로 이에 대한 홍보가 필요하다고 생각된다. 또한 이들 새로운 입자들의 존재가 앞으로의 가속기 실험이나 암흑 물질 탐색 실험을 통해서 검증될 가능성도 있어서 이에 대한 후속 연구도 필요하다. 이와 함께 지난 3년간의 연구를 통해 현재 우주론의 관측 결과와 부합하면서 perturbativity를 잘 유지할 수 있는, 즉 인플라톤 입자의 진공기대치가 플랑크 스케일보다 훨씬 작은 모형을 제시할 수 있었다. □ 연구개발결과의 중요성 본 연구는 이제 막 그 결과를 내고 있는 TeV 에너지 스케일에서의 새로운 관찰의 토대 위에, naturalness와 perturbativity라는 이론적 요구를 충실히 반영하여, 입자 물리학과 우주론을 공고히 정립시키고자 하는 높은 목표를 가지고 시작하였고, 이런 요구에 상당 부분 부응하는 연구 성과를 이루었다. 이런 새로운 관찰의 기반 위에서 이론적 요구를 만족하며 정립된, 새로운 이론의 입자물리학 및 우주론에 대한 파급 효과는 클 수밖에 없을 것이다. 또한 이를 기반으로 대통일 이론의 에너지 스케일까지도 유효할 수 있는, 자연스러운 초대칭 모형을 설계하는 것이 가능해졌고, 결국에는 우리가 알고 있는 유일한 양자 중력 이론인 끈이론에도 쉽게 접목시킬 수 있게 되었다. 이로써 TeV 에너지 스케일에서의 데이터만을 fitting하는 모형이 아닌, 자연에 대한 깊이 있는 이해까지도 가능하게 하는 이론을 만들 수 있게 되었다. (출처 : 연구결과 요약문 3p) |
