| 초록 |
<strong>1. 서론</strong><br /> <br /> 2015년 2세대 지상 중력파검출기인 aLIGO(advanced LIGO)와 aVirgo(advanced Virgo)가 쌍성 블랙홀(Binary black hole, BBH)이 병합(coalescence)할 때 방출되는 중력파를 최초로 직접 관측한 이래로 중력파 천문학의 새로운 시대가 시작되었다[1]. 중력파 천문학은 다른 관측 방법으로는 탐색이 불가능한 중력파의 발생 기원과 중력의 성질에 대한 흥미로운 정보가 담겨 있으며, 특히 밀집쌍성병합(compact binary coalescence), 감마선 폭발(gamma-ray bursts), 초신성 폭발(supernovae), 인플레이션(infla-ion) 등의 사건들의 관측을 통해 무거운 별의 마지막 진화 과정, 밀집성의 생성과 진화, 초신성 폭발 과정, 고에너지 광자 및 뉴트리노 발생 기작, 은하와 성단 역학 및 중력장 등에 대한 이해를 증진시킬 수 있다[2]. 또한 중력파 관측은 전자기파가 도달할 수 없는 빅뱅 핵합성기(Big-bang nucleosynthesis) 이전의 우주 생성에 관한 정보를 제공할 수 있다[2].<br /> <br /> 중력파는 질량을 가진 물질의 가속운동에 의해 시공간 중력장의 곡률에 발생한 진동이 광속으로 진행하는 파동을 말하며[2], 1916년 아인슈타인의 일반상대성이론에서 그 존재가 예언되었다. 중력파는 빛의 속도로 진행하는 횡파라는 점에서 전자기파와 유사하나, 전자기파가 시변하는 전하 쌍극자에 의해 형성되는 이중편광(dipole polarization)을 가진 파동이라면 중력파는 시변하는 질량과 에너지의 사중극(quadrupole) 분포에 의해 생성되는 45° 기울어진 사중편광(quadrupole polarization)을 가진다[3]. 중력파검출기의 핵심 구조인 간섭계 기반 구성은 1990년대에 Kip Thorne, Rainer Weiss, Ronald Drever에 의해 제안되었으며, 양팔(arm)에 페브리-페롯(Fabry-Perot) 공진기를 포함한 마이켈슨(Michelson) 타입의 레이저간섭계로 이루어져 있다(그림 1). 레이저에서 방출된 빛은 빔 스플리터를 통해 양방향의 팔로 분리하여 보내고, 반대편에 있는 거울을 통해 반사되어 오는 빛을 광검출기로 받아들인다. 이때, 두 팔의 길이가 동일하다면 광검출기에서 받아들이는 빛은 보강간섭을 일으킨다. 만일 물체에 중력파가 도달하면 중력파는 물체에 신축(stretching)과 압착(squeezing)을 일으켜 검출기의 한쪽 팔의 길이는 늘어나고, 다른 팔의 길이는 줄어든다. 미세한 두 팔의 길이 변화에 의한 경로차 때문에 레이저 빛의 위상차가 생기게 되고 중력파로 인한 신호를 감지한다.<br /> <br /> 본고에서는 현재 사용되고 있는 중력파검출기의 주요 이슈 및 과제에 대해 다루고, 이를 개선하기 위한 3세대 중력파검출기에 대해 논하고자 한다.<br /> <br /> <strong>** 원문은 파일 다운받기를 해주세요 :-)</strong> |
