New limits on interactions between weakly interacting massive particles and nucleons obtained with CsI(Tl) crystal detectors

Phys. Rev. Lett. 108, 181301 (2012)

KIMS (Korea Invisible Mass Search) collaboration은 서울대 Q2C (WCU) 연구단을 중심으로 암흑물질 탐색을 수행해왔다. 많은 천문학적 관측 결과들에 따라, 우주의 구성 성분은 대부분 원자나 분자와 같은 일반적인 물질이 아닌 암흑물질로 구성되어있을 것으로 생각되고 있다. KIMS 실험은 암흑물질의 한 후보인 WIMP 입자를 찾기 위한 실험으로서 CsI (Tl) 결정을 이용하여 WIMP에 의해 야기된 핵의 되튕김을 관측하는 실험이다. 현재 전 세계적으로 상당히 많은 암흑물질 탐색실험이 진행되고 있으면 그 중 몇몇 실험들은 암흑물질의 발견 혹은 발견 가능성을 주장하고 있는 상황이다. 본 실험 결과를 통해 본 연구단은 아직까지 암흑물질의 확실한 존재를 확인하지 못하였으며 현재의 실험의 sensitivity에 해당하는 WIMP의 질량 및 cross section에대한 한계치를 설정하였다. 본 실험은 특별히 WIMP와 양성자 입자 사이의 spin에 의존하는 상호관계를 확인하는 면에 있어서 여타의 실험들보다 가장 앞선 한계치를 보이고 있다. 뿐만 아니라, 본 결과는 NaI(Tl)을 사용한, DAMA 실험이 주장하는, WIMP의 계절에 따른 event rate의 변화가 ,적어도, WIMP와 요오드(I) 사이의 상호작용에 기인한 것은 아니라는 것을 시사한다.