직접 만드는 DIY 입자검출기?

세계 최대 규모 입자 물리 연구 시설인 유럽입자물리연구소 CERN은 질량이 발생하는 구조를 설명하는 핵심인 힉스입자 발견과 인터넷에서 널리 사용되는 HTTP 개발 등 물리학 뿐 아니라 다양한 영역에서 상당한 업적을 남기고 있다.

CERN은 지하 100m에 설치한 입자 검출기인 아틀라스(ATLAS) 검출기가 유명하지만 이런 입자 검출기를 직접 DIY하는 방법이 공개되어 있어 눈길을 끈다. CERN 연구원인 올리버 켈러(Oliver Keller)가 하드웨어 디자인을 공개한 입자 검출기는 자연계에 존재하는 방사능을 찾기 위한 교육용 도구다. 하드웨어 구성은 쉽게 조달할 수 있는 부품만을 이용하고 있다.

공개된 입자 검출기는 2가지 모델이다. 기판 디자인은 공통으로 두 모델은 감지할 전자볼트 범위는 33keV에서 8MeV다. 두 모델간 차이는 입자를 검출하는 포트다이오드 종류에 있으며 포트다이오드에 BPX61을 이용한 모델은 포토다이오드 유리창을 제거해 알파 입자를 검출할 수 있다. 또 BPW 34F를 채택한 모델은 전자만을 감지할 수 있지만 그만큼 부품 비용을 줄일 수 있다.

이 부품 목록과 하드웨어 설계를 바탕으로 한 영국 거주자가 DIY를 하는 모습을 공개하기도 했다. 필요한 부품은 쉽게 조달할 수 있지만 일부 부품은 단품으로 구입할 수 없기 때문에 더 많은 비용이 들 수 있다. 검출기 제작에 들어간 비용은 모두 40파운드 이하다.

검출기 DIY에 사용된 도구는 납땜인두와 커팅펜치, 와이어 스트리퍼, 펜치, 멀티미터 등 기판 공작에 필요한 공구 외에 네일 펀치, 줄 등이다. RF 단자에서 신호를 PC 마이크 단자에 입력하고 오실로스코프로 파형을 표시해 입자 검출을 모니터링할 수 있다. 하지만 최근 나온 사운드카드는 검출기로부터 온 신호를 노이즈로 인식해 제거하기 때문에 2008년 출시된 제품(Asus EeePC 901)을 이용했다고 한다. 제작 기간은 6주다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.