e-Science를 활용한 글로벌 B 물리 연구

Abstract

e-Science를 활용한 입자물리실험-현상론 통합형 분석 연구 시스템을 구축하여 B 물리 연구에 응용하는 것이 이 연구의 최종 목표이다. 입자물리 실험 및 현상론적 분석에서 e-Science 연구 환경을 구축함으로써 시간과 장소에 구애받지 않고 언제, 어디서나 연구를 수행할 수 있도록 한다. 실험, 전산 및 이론의 융합 연구인 e-Science 패러다임을 기초로 하여 21세기 데이터 중심 연구 체계를 B 물리에 응용한다. 우리의 연구는 입자물리 실험-이론-컴퓨팅 통합형 e-Science 연구 환경을 최초로 구축한다는 점과 강입자 및 경입자 실험 데이터 분석에 활용한다는 점에서 감히 참신하고 독창적이라고 말할 수 있다. 입자물리 실험, 현상론 및 데이터 분석의 통합적 연구 개발 시스템을 구축하여 활용한다. 연구 내용은 실험-이론-컴퓨팅의 세 분야가 통합적으로 구성되어 있다. 세부 연구 내용은 다음과 같다. ▪실험-이론 융합연구: 입자물리 실험, 현상론 및 데이터 분석의 통합적 연구 개발 시스템을 구축한다. 이를 기반으로 실험 데이터 분석에 활용될 현상론적 MC(Monte Carlo) 시스템을 개발한다. 이 시스템을 강입자충돌 실험(미국 페르미연구소 CDF 실험)과 경입자 충돌 실험(일본 KEK Belle/Belle II 실험)에서 B 물리연구에 적용하여 실험분석의 도구로 사용한다. 통합시스템을 구축하고 운영하는 과정에서 얻어낸 연구 개발 기술을 바탕으로 미래 가속기(LHC, Belle II) 환경에 적용할 수 있는 차세대 연구 시스템을 개발한다. ▪이론-컴퓨팅 융합연구: KISTI 슈퍼컴 4호기를 써서 고성능-대용량의 현상론적 분석 시스템을 구축하고 가속기 실험 데이터에 대한 현상론적 예측 능력을 증대시킨다. 구체적으로는 입자물리 현상론 모델을 제시하여 슈퍼컴퓨터 활용연구를 수행한다. ▪컴퓨팅-실험 융합연구: 강입자 및 경입자 가속기 실험분석에 있어서 e-Science 연구 환경을 구축하여 데이터 생산, 처리, 분석 협업 연구를 가능하게 한다. 이미 선행 연구를 통해 미국 페르미연구소 CDF 실험에서 일부 구현한 데이터 생산, 처리, 분석 협업 연구의 기술을 바탕으로 경입자 실험인 일본 KEK의 Belle II 실험용 데이터 처리 및 분석 협업 연구 시스템을 구축하고 B 물리연구에 이용한다. 입자물리 데이터 생산, 처리, 분석 연구에 활용할 사용자 중심의 원스톱 시스템은 입자물리 실험 및 현상론적 분석에 있어서 생산성을 향상시킬 것이다. 또한, 해외 선도 연구자들에 의해 국제적 활용도가 증가될 것이고, 한국 연구진이 주도적으로 연구할 기회를 부여하여 한국 입자물리의 국제적 위상을 강화해 줄 것이다. 처음으로 시도되는 입자물리 실험-이론 간의 통합형 연구는 공동 연구 활동에 있어서 새로운 접근 방법을 제공할 것이다. 또한 e-Science 기반의 통합 연구 시스템은 B 중간자와 무거운 쿼코늄의 실험 데이터 분석을 통한 특성 연구와 현상론적 예측에 활용되어 heavy-flavor의 현상론의 발전에 기여할 것으로 기대된다. e-Science 기반의 통합형 입자물리 연구 전문가를 양성하여 이 분야의 우수 인력을 배출하며, e-Science 개념을 이공계 학부 및 대학원 교육에 활용할 수 있다.