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본 연구에서는 국제우주정거장에 설치된 Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) 검출기로 수 집한 첫 18개 월 자료를 분석하여, 원시 우주선의 양전자비, 즉, 양전자 플럭스 대비 양전자 와 전자의 플럭스 합의 비율을 2~350 GeV 에너지 영역에서 측정하였다. AMS 검출기는 우 주에서 유일하게 특별히 장기간 근원적인 물리학 연구를 위해 국제우주정거장에 2011년 5월 19일에 설치되었다. 양전자비를 측정하기 위해 전자와 양전자 신호를 선택하는 세 가지 방 법을 개발하였다. 검출기로부터 촉발된 자료 사건에서전자와 양전자들은 AMS 검출기 상부 로 입사하는 원시 우주선이 하나만 있는 사건들을 골랐으며, 여기에는 천이복사검출기 (Transition Radiation Detector, TRD) 정보와 궤적추적검출기 (Tracker)에서 재현된 운동량 을 가지고, 전자기열량검출기 (Electromagnetic Calorimeter, ECAL)에서 샤워형으로 흡수된 모양을 고려하였다. 가장 의미있는 방법인 첫 번째 방법은 전자와 양전자 신호를 배경입자 들인 양성자 및 헬륨, 그리고 TRD에서 상호작용한 입자들을 구분하여 각기 수들을 측정하 는 것이다. 이 방법에서 전자와 양성자를 구분하는 데 사용하는 TRD의 추정변수인 전자대 양성자가능치와 ECAL의 샤워 모양에 근거한 추정변수인 BDT를 사용하였으며, 전자대양성 자가능치들의 모양함수들을 구해 자료와 적합시켜 결과를 도출하였다. 다른 두 방법은 첫 방법의 결과를 점검하기 위해 보완적인 방법으로 ECAL의 에너지 저장량과 궤적추적검출기 로부터의 운동량의 비에 대한 추가 요건을 부가하여 결과를 구하였다. 입자 전하 부호의 혼 동에 의한 효과를 고려하기 위해, 전하혼동비를 추정하여 관측된 양전자비에 적용하여 보정 하였다. 세 방법에 의한 양전자비 측정치들은 서로 잘 부합하였다.
결론적으로, 측정된 양전자비는 10 GeV보다 적은 에너지에서는 에너지가 증가함에 따라 감소함을 보여주며, 10 GeV 이상에서는 지속적으로 증가하여 330 GeV에서는 0.25에 도달하며, 그 이상에서의 양전자비의 측정에는 더 많은 자료가 필요하며 검출기와 자료에 대한 더 깊고 자세한 이해가 필요하다. 양전자비에서 특별히 확고한 어떠한 세부구조를 관 측하지 못하였고, 그 스펙트럼은 우주공간에서의 전자와 양전자들의 일반적인 배후 확산에 의한 플럭스와 양전자와 전자를 방출하는 하나의 특정한 원천을 고려한 매우 단순한 모형에 서 예측되는 스펙트럼과 부합하였다. 이때의 특정 원천에 의한 영향은 배후 전자에 비해 약 1%이지만, 통계적으로 유의하였다. 이러한 관측 결과는 새로운 입자물리학 또는 천체물리학 적 근원에 의하든지 새로운 물리 현상의 존재 가능성을 보여준다.
Thesis Advisor: Prof. Dongchul Son