우리 연구단(CUP)은 암흑물질탐색과 중성미자미방출 이중베타붕괴 실험과 같은 희귀입자를 찾는 연구를 수행하고 있으며 이를 성취하기 위해서는 매우 낮은 배경방사능과 매우 민감한 검출영역을 요구한다.
이러한 실험적 요구조건을 만족하기 위해서는 먼저 배경방사능의 원인과 그 정도를 정확히 파악 해야하며, 이는 보통 검출장치를 구성하는 물질이나 그 주변 장치를 이루는 물질과 우주선 뮤온입자로 부터 기인한다고 알고 있다.
이와 같이 배경방사능에 의한 잡음신호는 최소한으로 낮추고 찾고자 하는 희귀입자의 신호는 최대한으로 증가시키기 위해서 가장 최적화된 실험디자인이 필요하게 되고 이는 고성능의 컴퓨터를 이용한 다양한 시뮬레이션을 통해 가능하게 된다. 또한, 시뮬레이션 연구는 향후 실험의 민감도를 향상시키기 위한 여러가지 제안을 줄 수 있다는 측면에서 매우 중요하다.
Geant4 (GEometry ANd Tracking)는 물리 및 검출기 시뮬레이션을 위한 대표적인 개발도구중의 하나이다. 현재 우리는 이를 이용하여 KIMS-NaI(그림 1)/COSINE 검출기 및 AMoRE 검출기(그림 2)를 구축하여 리눅스 컴퓨터 클러스터를 기반으로 암측물질 실험과 중성미자미방출 이중베타실험을 위한 시뮬레이션 연구를 수행하고 있다. 이러한 컴퓨터 클러스터기반 시뮬레이션 연구는 시간과 비용의 측면에서 매우 효율적으로 연구결과를 제공함으로써 검출기 디자인의 최적화조건을 도출해 낼 것이다. 또한 검출기 민감도 향상에 중요한 역할을 수행한다.