표준모형을 넘어서는 새로운 입자물리이론의 거대강입자가속기 현상론

국문 초록 (Abstract)

초대칭 이론이 예측하는 초대칭 입자들의 물리적 성질은 초대칭의 깨어짐이 표준모형의 세계에 어떻게 전달되는지에 의해 결정된다. 따라서 초대칭 입자 현상론에 대한 체계적인 연구를 위해서는 다양한 종류의 초대칭 깨어짐 전달 메커니즘을 이론적으로 이해하고 그에 따르는 초대칭 입자들의 질량 패턴을 분류하는 것이 필요하다. 초대칭 이론에서 나타나는 가장 가벼운 초대칭 입자 LSP(Lightest Supersymmetric Particle)는 WIMP(Weakly Interacting Massive Particle)의 일종으로서, 그 가능성이 매우 높은 암흑물질 후보로 여겨지고 있다. 본 연구에서는 우선 초끈/brane 이론의 유효 초중력이론 내에서 초대칭의 깨어짐이 가장 범용적 형태로 전달되는 general mixed mediation 시나리오의 가능성을 탐색하고, 입자 현상론 및 우주론 관점에서 가장 바람직하고 가능성이 높은 벤치마킹 모형들을 구성하는 연구를 수행한다. 그 다음 이들 general mixed mediation의 벤치마킹 모형이 주는 예측을 가장 잘 나타내주는 초대칭 입자 가속기 현상을 규명하고, 각 벤치마킹 모형에 대해 LHC 시뮬레이션을 수행하여 실험적 타당성을 검토한다. 특히 LHC 실험을 통해 초대칭 입자들의 질량과 스핀을 결정하는 새로운 이론적 방법을 개발한다. 또한 LSP의 특성을 상세히 분석하여, 현재 진행 중이거나 계획 중인 직접적 혹은 간접적 암흑물질 탐사 실험을 통해 LSP 암흑물질의 존재를 볼 수 있는지를 연구한다.