shopkeeper/korean_wiki_content_only_120125 huggingface dataset:
이터븀 실험에서 원자는 전기장과 자기장 내에서 레이저 빛에 의해 여기되었고, 그 결과 패리티 위반이 관찰되었다. 관찰된 특정 전이는 6s S에서 5d6s D (24489 cm)로의 금지된 전이였다. 후자의 상태는 약한 상호작용으로 인해 핵 약한 전하에 비례하는 정도로 6s6p P (25068 cm)와 섞여 있었다.
입자 값.
이 표는 전하(이 문서에서는 )로 언급되는 광자와의 결합)의 값을 제공한다. 또한 약한 전하 formula_1(Z보손이 페르미온에 결합하는 벡터 부분), 약한 아이소스핀 formula_2(W보손과의 결합), 약한 초전하 formula_3(이론적인 B보손과의 결합) 및 근사적인 Z보손 결합 인자("이론" 섹션의 formula_4 및 formula_5)도 나열되어 있다.
다른 formula_6 값에 대해 표시된 변수 보정 항을 추가하지 않으면, 약한 전하에 대한 표의 상수 값은 근사값일 뿐이다. 이 값들은 와인버그 각 formula_7이며 formula_8 인 에너지를 가진 입자들에 대해서는 정확하다. 이 값은 입자 가속기에서 관찰되는 일반적인 각도와 매우 가깝다. 포함된 공식은 와인버그 각 formula_9가 알려진 경우에 대해 더 정확한 값을 제공한다.
간결성을 위해 표는 반입자를 생략한다. 나열된 모든 입자(전하를 띠지 않는 보손인 광자, Z 보손, 글루온, 힉스 보손 제외)는 동일한 질량과 반대 전하를 가진 반입자를 가진다. 표의 모든 0이 아닌 부호는 반입자의 경우 반전되어야 한다. 페르미온(상위 네 행)에 대해 "왼쪽" 및 "오른쪽"으로 표시된 쌍으로 된 열은 부호가 반전되는 것에 더하여 서로 교환되어야 한다.
모든 왼손형 (일반) 페르미온과 오른손형 반페르미온은 formula_10 이므로 W 보손과 상호작용한다. 이들은 "올바른" 손을 가졌다고 할 수 있다 (즉, W 상호작용에 대해 "올바른" 손성을 가진다). 반면, 오른손형 페르미온과 왼손형 반페르미온은 약한 아이소스핀이 0이므로 W 보손과 상호작용하지 않는다 (전기적 상호작용 제외). 따라서 이들은 "잘못된" 손을 가졌다고 할 수 있다 (즉, W 상호작용에 참여하기에 "잘못된" 손성을 가진다). "올바른" 손을 가진 페르미온은 아이소스핀 이중항으로 조직되는 반면, "잘못된" 손을 가진 페르미온은 아이소스핀 단일항으로 표현된다. "잘못된" 손을 가진 입자는 W 보손과 상호작용하지 않지만 (전하 흐름 상호작용 없음), 존재하는 것으로 알려진 모든 "잘못된" 손을 가진 페르미온은 Z 보손과 상호작용한다 (중성 흐름 상호작용).
"잘못된" 손을 가진 중성미자(비활성 중성미자)는 아직 관찰되지 않았지만, 기존 탐지기로는 보이지 않으므로 여전히 존재할 수 있다. 비활성 중성미자가 존재한다고 가정하면, 중성미자에 질량을 제공할 수 있는 몇 가지 이론적 메커니즘에서 역할을 할 수 있다고 추측된다 (시소 메커니즘 참조). 위에서 언급한, 가 모든 페르미온과 상호작용한다는 진술은 비활성 중성미자가 실험적으로 감지된다면 예외를 삽입해야 할 것이다.
질량을 가진 페르미온은 (아마도) 중성미자를 제외하고는 – 항상 왼손형 및 오른손형 상태의 양자 중첩으로 존재하며, 순수한 카이랄 상태로는 존재하지 않는다. 이러한 혼합은 힉스 장과의 상호작용으로 인해 발생하는데, 힉스 장은 0이 아닌 진공 기댓값으로 인해 약한 아이소스핀 및 초전하의 무한한 공급원 및 싱크 역할을 한다 (자세한 내용은 힉스 메커니즘 참조).
약한 전하 공식은 표준 모형에서 유도되며 다음과 같이 주어진다.
여기서 formula_12는 약한 전하이며,
formula_2는 약한 아이소스핀이며,
formula_14는 와인버그 각이고, formula_15는 전하이다.
약한 전하에 대한 근사값은 일반적으로 유효한데, 이는 약한 혼합 각도가 일반적으로 이고 formula_16 이며 formula_17 로 단지 보다 조금 더 큰 차이가 나기 때문이다.
더 큰 복합 양성자 및 중성자로의 확장.
이 관계는 쿼크와 렙톤 (기본 입자)에만 직접 적용된다. 이는 약한 아이소스핀이 양성자 및 중성자와 같은 복합 입자에 대해 명확하게 정의되지 않기 때문이며, 부분적으로 약한 아이소스핀이 보존되지 않기 때문이다. 양성자의 약한 아이소스핀을 로, 중성자의 약한 아이소스핀을 로 설정하면 약한 전하의 근사값을 얻을 수 있다. 동일하게, 구성 쿼크의 약한 전하를 합산하여 동일한 결과를 얻을 수 있다.
따라서 중성자에 대한 계산된 약한 전하는 다음과 같다.
위 공식과 29°의 약한 혼합 각도를 사용하여 계산된 양성자의 약한 전하는 다음과 같다.
전하를 띤 렙톤의 거의 0에 가까운 총 약한 전하와 유사하게 매우 작은 값이다 (위 표 참조).
그러나 핵자에 대한 완전한 이론적 계산을 수행할 때 수정 사항이 발생한다. 특히, 나무 수준을 넘어선 파인만 도형(즉, 루프를 포함하는 도형)을 평가할 때, 약한 혼합 각도는 재규격화군에 의한 결합 상수의 흐름과 핵자가 복합 입자라는 사실로 인해 운동량 규모에 따라 달라진다.
약한 초전하 와의 관계.
약한 초전하 는 다음과 같이 주어진다.
약한 초전하   , 약한 전하   , 및 전하 formula_21는 다음 관계를 가진다.
여기서 formula_24는 왼손형 페르미온 및 오른손형 반페르미온에 대한 약한 초전하이며, 따라서
일반적인 경우, 약한 혼합 각도가 약 30°일 때 그렇다.
페르미온과 Z 보손 및 광자의 표준 모형 결합은 다음과 같이 주어진다.
확장은 바일 방정식에서 파생된 (대부분 암시적인) 파울리 행렬을 기저 벡터로 사용한다.
B와 W 보손에 대한 장은 Z 보손 장 formula_34와 전자기장 formula_35 (광자)와 다음과 같이 관련된다.
이 관계들을 위 방정식과 결합하고 formula_38와 formula_39로 분리하면 다음을 얻는다.
왼손형 및 오른손형 페르미온 모두에 존재하는 formula_41 항은 잘 알려진 전자기 상호작용을 나타낸다. Z 보손과 관련된 항은 페르미온의 카이랄성에 따라 달라지므로 두 가지 다른 결합 강도가 존재한다.
그러나 왼손형 및 오른손형 페르미온을 개별적으로 취급하는 대신 페르미온을 단일 입자로 취급하는 것이 더 편리하다. 이 유도에서는 바일 기저를 선택한다.
formula_44 formula_45
따라서 위 식은 다음과 같이 간략하게 쓸 수 있다.
중성미자 속도 측정()은 특수 상대성이론의 시험이자 중성미자의 질량 결정을 위해 수행되었다. 천문학적 탐사는 먼 소스에서 동시에 방출된 빛과 중성미자가 지구에 동시에 도달하는지 여부를 조사한다. 지구 기반 탐사에는 동기화된 시계를 사용한 비행 시간 측정과 중성미자 속도를 다른 입자의 속도와 직접 비교하는 것이 포함된다.
중성미자가 질량을 가지고 있다는 것이 확립되었으므로, 운동 에너지 범위가 MeV에서 GeV에 이르는 중성미자의 속도는 특수 상대성이론에 따라 빛의 속력보다 약간 낮아야 한다. 기존 측정에서는 빛의 속도와의 편차에 대한 상한이 약 10−9, 즉 십억 분의 몇으로 나타났다. 이는 허용 오차 내에서 전혀 편차가 없다는 것과 일치한다.
오랫동안 입자물리학의 표준 모형 틀 내에서 중성미자는 질량이 없는 것으로 가정되었다. 따라서 특수 상대성이론에 따라 정확히 빛의 속도로 이동해야 한다. 그러나 중성미자 진동이 발견된 이후, 중성미자가 소량의 질량을 가지고 있다고 가정된다. 따라서 중성미자는 빛보다 약간 느리게 이동해야 하는데, 그렇지 않으면 중성미자의 상대론적 에너지가 무한히 커질 것이기 때문이다. 이 에너지는 다음 공식으로 주어진다.
여기서 v는 중성미자 속도이고 c는 빛의 속도이다. 중성미자 질량 m은 현재 2 eV/c²로 추정되며, 심지어 0.2 eV/c²보다 낮을 수도 있다. 후자의 질량 값과 상대론적 에너지 공식에 따르면, 빛과 중성미자 사이의 상대적 속도 차이는 고에너지에서 더 작으며, 오른쪽 그림에 표시된 바와 같이 발생해야 한다.
지금까지 수행된 비행 시간 측정은 10 MeV 이상의 에너지를 가진 중성미자를 조사했다. 그러나 현재의 시간 측정 정밀도로는 그러한 고에너지에서 상대성이론이 예측하는 속도 차이를 결정할 수 없다. 이러한 측정이 계속 수행되는 이유는 특정 상황에서 빛의 속도에서 훨씬 더 큰 편차가 발생할 수 있다는 이론적 가능성과 관련이 있다. 예를 들어, 중성미자가 초광속 입자의 일종인 타키온일 수 있다고 가정되었는데, 다른 사람들은 이 제안을 비판했다. 가설적인 타키온은 로렌츠 불변성과 양립 가능하다고 여겨지지만, 양자 중력의 추측성 변형에 의해 동기 부여된 로렌츠 불변성 위반 프레임워크에서도 초광속 중성미자가 연구되었다. 예를 들어, 표준 모형 확장에 따르면 로렌츠 위반 중성미자 진동이 발생할 수 있다. 비행 시간 측정 외에도, 이러한 모델은 중성미자 속도의 간접적 결정 및 기타 로렌츠 위반에 대한 현대적 탐사도 허용한다. 이러한 모든 실험은 로렌츠 불변성과 특수 상대성이론을 확인했다.
페르미랩 (1970년대).
페르미랩은 1970년대에 뮤온의 속도를 30에서 200 GeV 사이의 에너지에 있는 중성미자 및 반중성미자의 속도와 비교하는 일련의 지상 측정을 수행했다. 페르미랩 협대역 중성미자 빔은 다음과 같이 생성되었다: 400-GeV 양성자가 표적을 때려 파이 중간자와 케이 중간자로 구성된 이차 빔을 생성한다. 그런 다음 그들은 235미터 길이의 진공 붕괴 튜브에서 붕괴한다. 남아있는 강입자는 이차 덤프에 의해 정지되어, 중성미자와 일부 고에너지 뮤온만이 500미터 길이의 지구 및 강철 차폐를 뚫고 입자 검출기에 도달할 수 있다.
양성자는 18.73 ns 간격으로 1 나노초 지속 시간의 뭉치로 전달되기 때문에, 뮤온과 중성미자의 속도를 결정할 수 있었다. 속도 차이는 중성미자 뭉치의 연장과 전체 중성미자 시간 스펙트럼의 변위를 초래할 것이다. 처음에는 뮤온과 중성미자의 속도가 비교되었다.
나중에는 반중성미자도 관측되었다.
빛의 속도와의 편차에 대한 상한은 다음과 같았다:
이는 측정 정확도(95% 신뢰 수준) 내에서 빛의 속도와 일치했으며, 이 정확도에서는 중성미자 속도의 에너지 의존성도 발견되지 않았다.
초신성 1987A.
빛의 속도와의 가장 정확한 일치(2012년 현재)는 1987년 초신성 1987A에서 157000 ± 16000 광년 거리에 있는 7.5에서 35 MeV 사이의 에너지를 가진 전자 반중성미자의 관측을 통해 결정되었다. 빛의 속도와의 편차에 대한 상한은 다음과 같았다:
따라서 빛의 속도의 0.999999998배 이상이다. 이 값은 빛과 중성미자의 도착 시간을 비교하여 얻어졌다. 약 3시간의 차이는 거의 상호작용하지 않는 초신성 중성미자가 초신성을 방해받지 않고 통과할 수 있었던 반면, 빛은 더 오랜 시간을 필요로 했다는 상황으로 설명되었다.
MINOS (2007).
최초의 지상 절대 전송 시간 측정은 페르미랩의 MINOS (2007)에 의해 수행되었다. 중성미자(소위 NuMI 빔)를 생성하기 위해 그들은 페르미랩 주입기를 사용했는데, 이를 통해 120-GeV 양성자가 스필당 5-6개의 배치로 흑연 표적으로 향했다. 이로 인해 생성된 중간자는 675미터 길이의 붕괴 터널에서 뮤온 중성미자(93%)와 뮤온 반중성미자(6%)로 붕괴했다. 이동 시간은 734 km 떨어져 있는 MINOS 근거리 및 원거리 검출기의 도착 시간을 비교하여 결정되었다. 두 스테이션의 시계는 GPS로 동기화되었으며, 신호 전송에는 긴 광섬유가 사용되었다.
그들은 약 126 ns의 중성미자 조기 도착을 측정했다. 따라서 상대 속도 차이는 formula_4 (68% 신뢰 한계)였다. 이는 빛의 속도의 1.000051±29배에 해당하며, 따라서 분명히 빛보다 빠르다. 주요 오차의 원인은 광섬유 지연의 불확실성이었다. 이 결과의 통계적 유의성은 1.8σ 미만이었으므로, 과학적 발견으로 인정되려면 5σ가 필요하기 때문에 유의미하지 않았다.
99% 신뢰 수준에서 다음과 같이 주어졌다.
중성미자 속도는 0.999976c보다 크고 1.000126c보다 낮다. 따라서 이 결과는 아광속 속도와도 양립 가능하다.
OPERA (2011, 2012).
변칙.
OPERA 실험에서는 CERN에서 생성된 10.5 μs 길이의 양성자 추출물로 나뉜 17-GeV 중성미자가 743 km 떨어진 표적에 충돌하는 데 사용되었다. 그런 다음 파이 중간자와 케이 중간자가 생성되어 부분적으로 뮤온과 뮤온 중성미자(CERN Neutrinos to Gran Sasso, CNGS)로 붕괴한다. 중성미자는 730 km 떨어진 그란 사소 국립 연구소 (LNGS)로 계속 이동하며, 그곳에 OPERA 검출기가 위치한다. GPS는 시계를 동기화하고 정확한 거리를 결정하는 데 사용되었다. 또한, LNGS에서는 신호 전송에 광섬유가 사용되었다. 양성자 추출물의 시간 분포는 약 16000개의 중성미자 사건과 통계적으로 비교되었다. OPERA는 빛의 속도로 예상되는 도착 시간보다 약 60 나노초 더 일찍 중성미자가 도착했음을 측정했으며, 이는 중성미자 속도가 빛의 속도보다 빠르다는 것을 나타낸다. MINOS 결과와 달리, 편차는 6σ였으며 따라서 분명히 유의미했다.
가능한 통계적 오차를 배제하기 위해 CERN은 2011년 10월부터 11월까지 뭉쳐진 양성자 빔을 생성했다. 양성자 추출물은 524 ns 간격으로 3 ns의 짧은 뭉치로 나뉘어, 모든 중성미자 사건이 양성자 뭉치와 직접 연결될 수 있도록 했다. 20개의 중성미자 사건 측정 결과 다시 약 62 ns의 조기 도착을 보였으며, 이는 이전 결과와 일치했다. 그들은 분석을 업데이트하고 유의성을 6.2σ까지 높였다.
2012년 2월과 3월에 실험 장비에 두 가지 오류가 있었음이 밝혀졌다: 컴퓨터 카드에 잘못된 케이블 연결이 있어 중성미자가 예상보다 빠르게 나타나게 했다. 다른 하나는 사양을 벗어난 발진기로, 중성미자가 예상보다 느리게 나타나게 했다. 그런 다음 2007년부터 2008년, 2008년부터 2011년, 2011년부터 2012년까지 OPERA와 같은 위치에 있는 LVD 검출기에서 우주 고에너지 뮤온의 도착 시간이 비교되었다. 2008년부터 2011년 사이에 케이블 커넥터 오류가 약 73 ns의 편차를 일으켰고, 발진기 오류가 반대 방향으로 약 15 ns를 일으켰음이 밝혀졌다.
이것과 ICARUS 협력단에 의한 빛의 속도와 일치하는 중성미자 속도 측정(ICARUS (2012) 참조)은 중성미자가 아마도 빛보다 빠르지 않았음을 시사했다.
마지막으로, 2012년 7월 OPERA 협력단은 2009년부터 2011년까지의 데이터에 대한 새로운 분석을 발표했으며, 여기에는 위에 언급된 계측 효과가 포함되어 도착 시간 차이(빛의 속도와 비교하여)에 대한 한계를 얻었다:
그리고 속도 차이에 대한 한계:
또한 2011년 10월과 11월의 묶인 빔에 대한 해당 새로운 분석도 이 결과와 일치했다:
오차의 극단에서도 이 결과는 여전히 초광속 중성미자 속도를 허용하지만, 주로 빛의 속도와 일치하며, 속도 차이에 대한 formula_9 한계는 이전 지상 비행 시간 측정보다 한 자릿수 더 정밀하다.
LNGS (2012).
OPERA 및 ICARUS 측정에 이어 LNGS 실험인 보렉시노, LVD, OPERA 및 ICARUS는 2012년 5월 10일에서 24일 사이에 CERN이 또 다른 묶인 빔 재실행을 제공한 후 새로운 테스트를 수행했다. 모든 측정은 빛의 속도와 일치했다. 17-GeV 뮤온 중성미자 빔은 추출당 ~300ns 간격으로 4개의 배치로 구성되었으며, 배치는 ~100ns 간격으로 16개의 뭉치로 구성되었고, 뭉치 폭은 ~2ns였다.
보렉시노 협력단은 2011년 10월~11월의 묶인 빔 재실행과 2012년 5월의 두 번째 재실행을 모두 분석했다.
2011년 데이터의 경우, 36개의 중성미자 사건을 평가했으며, 비행 시간 차이에 대한 상한을 얻었다:
2012년 5월 측정의 경우, 새로운 아날로그 소형 지터 트리거링 시스템과 Rb 시계에 연결된 지오데시 GPS 수신기를 설치하여 장비를 개선했다. 그들은 또한 LVD 및 ICARUS와 함께 독립적인 고정밀 측지학 측정을 수행했다. 62개의 중성미자 사건이 최종 분석에 사용될 수 있었으며, 비행 시간 차이에 대한 더 정확한 상한을 제공했다.
이에 상응하는 것은
LVD.
LVD 협력단은 2011년 10월~11월의 빔 재실행을 먼저 분석했다. 그들은 32개의 중성미자 사건을 평가했으며, 비행 시간 차이에 대한 상한을 얻었다:
2012년 5월 측정에서 그들은 보렉시노 협력단이 제공하는 새로운 LNGS 타이밍 시설과 LVD, 보렉시노, ICARUS가 얻은 측지 데이터를 사용했다(위 참조). 그들은 또한 섬광 계수기와 트리거를 업데이트했다. 48개의 중성미자 사건(50 MeV 이상의 에너지, 평균 중성미자 에너지는 17 GeV)이 5월 분석에 사용되었으며, 비행 시간 차이에 대한 상한을 개선했다.
ICARUS.
2011년 10월~11월의 빔 재실행 분석을 발표한 후(위 참조), ICARUS 협력단은 5월 재실행 분석도 제공했다. 그들은 자체 내부 타이밍 시스템과 CERN-LNGS 간의 타이밍 시스템을 대폭 개선했으며, 보렉시노 및 LVD와 함께 측지 LNGS 측정을 사용하고 보렉시노의 타이밍 시설을 활용했다. 25개의 중성미자 사건이 최종 분석에 평가되었으며, 비행 시간 차이에 대한 상한을 산출했다:
빛의 속도보다 formula_18 이상 빠른 중성미자 속도는 배제된다(95% C.L.).
OPERA.
초기 결과를 수정한 후, OPERA는 2012년 5월 측정 결과도 발표했다.
중성미자 사건 평가를 위해 추가적인 독립적인 타이밍 시스템과 네 가지 다른 분석 방법이 사용되었다. 그들은 빛과 뮤온 중성미자 사이의 비행 시간 차이에 대한 상한(분석 방법에 따라 48~59개의 중성미자 사건)을 제공했다:
그리고 빛과 반뮤온 중성미자 사이의 비행 시간 차이(3개의 중성미자 사건):
다음 범위에서 빛의 속도와 일치한다:
MINOS (2012).
구 타이밍 시스템.
MINOS 협력단은 2007년의 속도 측정에 대해 추가로 연구했다. 그들은 7년 동안 수집된 데이터를 검토하고, GPS 타이밍 시스템과 전자 부품의 지연에 대한 이해를 개선했으며, 업그레이드된 타이밍 장비도 사용했다. 중성미자는 5-6개의 배치를 포함하는 10 마이크로초 스필에 걸쳐 있었다. 분석은 두 가지 방식으로 수행되었다. 첫째, 2007년 측정과 마찬가지로 원거리 검출기의 데이터는 근거리 검출기의 데이터에 의해 통계적으로 결정되었다("Full Spill Approach"):
둘째, 배치 자체와 연결된 데이터가 사용되었다("Wrapped Spill Approach"):
이것은 빛의 속도로 이동하는 중성미자와 일치하며, 2007년 예비 결과를 상당히 개선했다.
신 타이밍 시스템.
정밀도를 더욱 향상시키기 위해 새로운 타이밍 시스템이 개발되었다. 특히, 양성자 빔의 시간 분포를 측정하는 "저항 벽 전류 모니터"(RWCM), CS 원자시계, 이중 주파수 GPS 수신기, 그리고 검출기 지연을 측정하는 보조 검출기가 설치되었다. 분석을 위해 중성미자 사건을 특정 10 μs 양성자 스필과 연결할 수 있었으며, 이를 통해 가능성 분석이 생성된 다음 다른 사건들의 가능성이 결합되었다. 결과:
이는 2015년 최종 출판물에서 확인되었다.
중성미자 속도의 간접적 결정.
표준 모형 확장을 포함하는 로렌츠 위반 중성미자 진동과 같은 로렌츠 위반 프레임워크는 또한 중성미자 속도와 빛의 속도 사이의 편차를 에너지를 측정하고 먼 거리에서 다른 입자의 붕괴율을 측정함으로써 간접적으로 결정할 수 있게 한다. 이 방법을 통해 스티커(Stecker) 등이 얻은 것과 같이 훨씬 더 엄격한 한계를 얻을 수 있다:
초광속 중성미자에 대한 더 많은 간접적 한계는 를 참조하라.
표준 모형 확장(, SME)은 표준 모형, 일반 상대성이론, 그리고 로런츠 대칭을 깨는 가능한 모든 연산자를 포함하는 유효 이론이다. 이러한 근본적인 대칭성의 위반은 이 일반적인 틀 내에서 연구될 수 있다. CPT 위반은 로런츠 대칭의 깨짐을 의미하며, SME는 CPT 정리를 깨는 연산자와 보존하는 연산자를 모두 포함한다.
1989년, 앨런 코스텔레츠키와 스튜어트 새뮤얼은 끈 이론에서의 상호작용이 로런츠 대칭의 자발적인 깨짐으로 이어질 수 있음을 증명했다. 이후 연구에 따르면 고리 양자 중력, 비가환 장론, 브레인 우주 시나리오, 무작위 역학 모델 또한 로런츠 불변성의 붕괴를 수반하는 것으로 나타났다. 지난 수십 년 동안 로런츠 위반에 대한 관심이 급증했는데, 이는 양자 중력의 후보 이론들과 다른 이론들에서 발생할 수 있기 때문이다. 1990년대 초, 보손 초끈의 맥락에서 끈 상호작용 또한 CPT 정리를 자발적으로 깰 수 있음이 밝혀졌다. 이 연구는 케이 중간자 간섭계를 이용한 실험이 CPT 위반의 가능한 신호를 탐색하는 데 유망할 것이라고 제안했다.
SME는 로런츠 및 CPT 대칭 위반에 대한 이론적 동기가 주어졌을 때, 이러한 대칭성을 실험적으로 조사하는 것을 용이하게 하기 위해 구상되었다. 1995년에 첫 단계로 유효 상호작용이 도입되었다.
로런츠 깨짐 상호작용은 끈 이론과 같은 구성에 의해 동기 부여되지만, SME에 나타나는 저에너지 유효 작용은 근본적인 이론과 무관하다. 유효 이론의 각 항은 근본적인 이론의 텐서장 기대를 포함한다. 이 계수들은 플랑크 스케일 억제 때문에 작을 것으로 예상되며, 원칙적으로 실험을 통해 측정 가능하다. 처음으로 고려된 경우는 중성 중간자의 혼합이었는데, 그 간섭적인 특성으로 인해 억제된 효과에 매우 민감하기 때문이다.
1997년과 1998년에 돈 콜라데이와 앨런 코스텔레츠키의 두 논문이 평탄한 시공간에서 최소 SME를 탄생시켰다. 이는 표준 모형 입자 스펙트럼 전반에 걸친 로런츠 위반 프레임워크를 제공했으며, 잠재적인 새로운 실험 탐색을 위한 신호 유형에 대한 정보를 제공했다.
2004년에는 곡선 시공간에서 선도적인 로런츠 깨짐 항이 발표되어,
최소 SME의 그림이 완성되었다. 1999년에 시드니 콜먼과 셸던 리 글래쇼는 SME의 특별한 등방성 한계를 제시했다.
고차 로런츠 위반 항은 전자기학을 포함한 다양한 맥락에서 연구되었다.
로런츠 변환: 관찰자 대 입자.
입자 변환과 관찰자 변환의 구별은 물리학에서 로런츠 위반을 이해하는 데 필수적이다. 로런츠 위반은 입자 로런츠 변환에 의해서만 다른 두 시스템 간의 측정 가능한 차이를 의미하기 때문이다.
특수 상대성이론에서 관찰자 로런츠 변환은 속도와 방향이 다른 기준 틀에서 이루어진 측정값을 연관시킨다. 한 시스템의 좌표는 다른 시스템의 좌표와 관찰자 로런츠 변환—회전, 부스트 또는 이 둘의 조합—에 의해 관련된다. 각 관찰자는 이 변환이 단순히 좌표 변환이기 때문에 물리학의 법칙에 동의할 것이다. 반면에 동일한 실험이 같은 관성 관찰자에 의해 연구되는 동안 서로 상대적으로 회전하거나 부스트될 수 있다. 이러한 변환은 입자 변환이라고 불리는데, 이는 실험의 물질과 장이 물리적으로 새로운 구성으로 변환되기 때문이다.
통상적인 진공에서 관찰자 변환과 입자 변환은 간단한 방식으로 서로 관련될 수 있다. 기본적으로 하나는 다른 하나의 역이다. 이러한 명백한 등가성은 종종 능동 변환과 수동 변환의 용어로 표현된다. 그러나 로런츠 위반 이론에서는 이 등가성이 실패하는데, 이는 고정된 배경장이 대칭 깨짐의 원천이기 때문이다. 이러한 배경장은 텐서와 같은 양으로, 선호하는 방향과 부스트 종속적인 효과를 생성한다. 이 장들은 모든 공간과 시간에 걸쳐 확장되며, 본질적으로 고정되어 있다. 배경장 중 하나에 민감한 실험이 회전하거나 부스트될 때, 즉 입자 변환될 때, 배경장은 변하지 않고 측정 가능한 효과가 가능하다. 관찰자 로런츠 대칭은 로런츠 위반 이론을 포함한 모든 이론에서 예상되는데, 이는 좌표 변경이 물리학에 영향을 미칠 수 없기 때문이다. 이러한 불변성은 스칼라 라그랑지언을 올바르게 수축된 시공간 지표와 함께 작성함으로써 장 이론에서 구현된다. 입자 로런츠 깨짐은 이론이 우주를 채우는 고정된 SME 배경장을 포함할 경우 발생한다.
SME 구축.
SME는 다양한 항을 포함하는 라그랑지언으로 표현될 수 있다. 각 로런츠 위반 항은 표준 장 연산자와 로런츠 위반 계수라고 불리는 제어 계수를 수축시켜 구성된 관찰자 스칼라이다. 이들은 매개변수가 아니라 이론의 예측이며, 적절한 실험을 통해 원칙적으로 측정될 수 있다. 계수들은 플랑크 스케일 억제 때문에 작을 것으로 예상되므로, 섭동 방법이 적절하다. 일부 경우에는 다른 억제 메커니즘이 큰 로런츠 위반을 숨길 수 있다. 예를 들어, 중력에 존재할 수 있는 큰 위반은 약한 중력장과의 결합 때문에 지금까지 감지되지 않았을 수 있다.
이론의 안정성과 인과성은 상세하게 연구되었다.
자발적 로런츠 대칭 깨짐.
장 이론에서 대칭 깨짐을 구현하는 두 가지 가능한 방법은 명시적 깨짐과 자발적 깨짐이다. 로런츠 위반의 형식 이론에서 핵심적인 결과는 2004년 코스텔레츠키에 의해 발표된 것으로, 명시적인 로런츠 위반은 비앙키 항등식과 에너지-운동량 및 스핀 밀도 텐서의 공변 보존 법칙 간의 비호환성으로 이어진다는 것이다. 반면 자발적인 로런츠 깨짐은 이러한 어려움을 회피한다. 이 정리는 로런츠 대칭의 모든 깨짐이 동적인 것이어야 함을 요구한다. 로런츠 대칭 붕괴의 가능한 원인에 대한 형식적인 연구에는 예상되는 난부-골드스톤 모드의 운명에 대한 조사가 포함된다. 골드스톤 정리는 자발적인 깨짐이 질량이 없는 보손을 동반해야 함을 의미한다. 이러한 모드는 광자,
중력자,
스핀 종속 상호작용,
그리고 스핀 독립 상호작용과 암흑 에너지로 식별될 수 있다.
실험적 탐색.
어떤 실험에서든 로런츠 위반의 가능한 신호는 SME로부터 계산될 수 있다.
따라서 이는 실험 물리학 전반에 걸쳐 로런츠 위반을 탐색하는 데 놀라운 도구가 되었다. 현재까지 실험 결과는 SME 계수의 상한값 형태로 나타났다. 결과는 다른 관성 기준 틀에 따라 수치적으로 달라지므로, 결과 보고에 채택된 표준 틀은 태양 중심 틀이다. 이 틀은 접근 가능하고 수백 년의 시간 척도에서 관성적이므로 실용적이고 적절한 선택이다.
일반적인 실험은 배경장과 스핀 (물리학) 또는 전파 방향과 같은 다양한 입자 특성 사이의 결합을 탐색한다. 로런츠 위반의 주요 신호 중 하나는 지구에서의 실험이 태양 중심 틀에 대해 필연적으로 회전하고 공전하기 때문에 발생한다. 이러한 움직임은 로런츠 위반에 대한 측정 계수의 연간 및 항성시 변동을 초래한다. 태양 주위 지구의 병진 운동은 비상대론적이므로, 연간 변동은 일반적으로 10−4 계수로 억제된다. 이로 인해 항성시 변동이 실험 데이터에서 찾아야 할 주요 시간 종속 효과가 된다.
SME 계수 측정은 다음을 포함하는 실험으로 이루어졌다.
모든 SME 계수 실험 결과는 로런츠 및 CPT 위반 데이터 표에 정리되어 있다.
레인저 작전()은 네 번째 핵 실험 시리즈였다. 1951년에 수행되었으며, 네바다 핵 실험장에서 수행된 최초의 시리즈였다. 모든 폭탄은 B-50D 폭격기에 의해 투하되었으며 프렌치맨 플랫 (5구역) 상공에서 폭발했다.
이 실험들은 더 적은 양의 귀중한 핵물질을 사용하여 2세대 핵무기를 개발하는 실용성에 중점을 두었다. 이 실험은 '파우스트 작전'이라는 이름으로 계획되었다.
모든 실험은 공중 투하 방식이었기 때문에 정확한 실험 위치는 알려져 있지 않다. 그러나 폭스 실험을 제외한 모든 실험의 예상 접지점은 로 설정되었으며, 폭스 실험은 통제 지점에 대한 피해를 최소화하기 위해 "500피트[] 서쪽, 300피트[] 남쪽"에 설정되었다.
버스터-쟁글 베이커 실험의 영상은 종종 레인저 에이블 실험으로 잘못 분류된다. 버스터 베이커 실험은 낮에 유카 플랫에서 진행된 반면, 레인저 에이블은 밤에 프렌치맨 플랫에서 진행되었기 때문에 두 실험은 구별할 수 있다. 레인저 작전의 동영상은 기밀 해제된 적이 없다.
레인저 작전의 주된 목적은 그린하우스 작전을 준비하기 위한 실험을 수행하는 것이었다. 그린하우스에서 시험할 장치가 고폭탄 시스템과 관련하여 비축 단계에 있었기 때문에, 전체 시험 시리즈를 공중 투하 무기를 사용하여 수행할 수 있다고 판단되었다.
이 실험은 네바다 실험장(이후 네바다 핵 실험장, 현재 네바다 국립 보안 지구 또는 NNSS)의 설립으로 이어졌다. 이 실험 시리즈 이후, 태평양 실험장 대신 네바다에서 약 까지의 실험을 수행하는 것이 적절하다고 여겨졌다.
샌드스톤 작전()은 1948년에 진행된 핵실험 시리즈이다. 1945년 트리니티, 1946년 크로스로드에 이어 미국의 세 번째 핵실험 시리즈이며, 레인저에 앞선다. 크로스로드 실험과 마찬가지로 샌드스톤 실험은 비키니 환초 대신 에네웨타크 환초의 태평양 시험장에서 수행되었다. 샌드스톤 실험은 미국 원자력위원회가 주관하고 군대는 지원 역할만 했다는 점에서 크로스로드와 달랐다. 샌드스톤 실험의 목적 또한 달랐는데, 핵무기의 영향보다는 새로운 폭탄 설계, 특히 더 효율적인 공중부양 피트를 시험하는 것이 주 목적이었다. 1948년 4월과 5월에 걸쳐 합동 기동 부대 7이 10,366명의 인원(이 중 9,890명은 군인)으로 세 차례의 실험을 수행했다.
샌드스톤 작전 실험에서 새로운 코어의 성공적인 실험으로 인해 기존 무기의 모든 구성 요소는 구식이 되었다. 세 번째 실험이 수행되기도 전에 기존 코어의 생산은 중단되었고, 모든 노력은 최초의 대량 생산 핵무기가 될 새로운 마크 4 핵폭탄에 집중되었다. 샌드스톤 작전의 결과로 핵분열 물질을 더 효율적으로 사용하게 되면서 미국의 핵 비축량은 1948년 6월 56개에서 1949년 6월 169개로 증가했다.
핵무기는 제2차 세계 대전 중 맨해튼 계획에 의해 개발되었으며, 생산 시설망과 로스앨러모스 국립연구소의 무기 연구 및 설계 실험실을 만들었다. 두 가지 유형의 폭탄이 개발되었는데, 우라늄-235를 사용하는 포신형 핵분열 무기인 마크 1 리틀 보이와 플루토늄을 사용하는 내파형 핵무기인 마크 3 팻 맨이다.
이 무기들은 실험실에서 막 나온 수준이었다. 생산 준비가 되기 전까지 조립 용이성, 안전성, 신뢰성 및 보관을 개선하기 위한 많은 작업이 남아 있었다. 또한 전쟁 중 제안되거나 권장되었지만 전시 개발의 압력으로 인해 불가능했던 성능 개선 사항도 많았다. 로버트 오펜하이머의 뒤를 이어 로스앨러모스 소장이 된 노리스 브래드버리는 "솔직히 말해서 형편없는 폭탄을 가지고 있었다"고 생각했다.
플루토늄은 핸퍼드 사이트의 세 개의 250MW 원자로에서 우라늄-238을 조사하여 생산되었다. 이론적으로는 메가와트-일당 의 플루토늄, 즉 한 달에 약 을 생산할 수 있었다. 실제로는 1945년에는 생산량이 그 수준에 전혀 미치지 못했으며, 한 달에 만 생산되었다. 팻 맨 코어는 약 의 플루토늄을 필요로 했으며, 이 중 21%가 핵분열했다. 플루토늄 생산량은 1946년 원자로의 흑연 중성자 감속재 팽창으로 인해 감소했다. 이는 맨해튼 계획 과학자 유진 위그너의 이름을 딴 위그너 효과로 알려져 있다.
이러한 원자로는 핵무기의 중요한 구성 요소인 변조 중성자 개시 장치에 사용되는 폴로늄-210의 생산(비무트-209 조사)에도 필요했다. 600 퀴리의 폴로늄-210(약 )을 생산하기 위해 약 의 비무트-209를 100일 동안 조사해야 했다. 폴로늄-210은 반감기가 138일밖에 되지 않으므로, 적어도 하나의 원자로는 계속 가동되어야 했다. 따라서 가장 오래된 B 파일은 미래에 사용할 수 있도록 폐쇄되었다. 문제 조사에는 1946년 대부분이 소요된 후에 해결책이 발견되었다.
우라늄-235는 테네시주 오크리지의 Y-12 공장과 K-25 부지에서 천연 우라늄의 농축을 통해 얻어졌다. 1945년 10월부터 1946년 6월 사이에 전자기 및 기체 동위원소 분리 과정 및 절차 개선으로 우라늄-235 생산량이 월 약 으로 증가했는데, 이는 매우 비효율적인 리틀 보이 하나를 만들기에 겨우 충분한 양이었다. 팻 맨은 리틀 보이보다 17.5배 효율적이었지만, 1톤의 우라늄 광석은 플루토늄보다 8배 많은 우라늄-235를 생산할 수 있었고, 그램당 플루토늄은 우라늄-235보다 4~8배 더 비쌌다. 당시 우라늄-235는 그램당 약 26달러였다.
무기 개발 1945–1948.
샌드스톤 시리즈 실험의 목표는 다음과 같았다.
공중부양이란 탬퍼 바로 안쪽에 코어가 있는 대신, 탬퍼와 코어 사이에 공기 틈이 있고 코어가 전선에 매달려 있다는 것을 의미했다. 이는 탬퍼가 코어를 강타하기 전에 더 많은 운동량을 얻을 수 있게 할 것이다. 원리는 망치로 못을 박는 것과 망치 머리를 못에 직접 대고 가능한 한 세게 미는 것과 비슷했다. 이것이 실험실 밖에서 작동하려면 전선은 항공기에서 떨어뜨려도 견딜 만큼 강해야 하지만, 내파의 구형 대칭을 방해하지 않을 만큼 얇아야 했다. 로스앨러모스의 이론 부문, 즉 T 부문은 이미 1945년 3월에 공중부양 코어에 대한 컴퓨터 계산을 수행했다. 공중부양 코어의 사용은 크로스로드 작전 계획 중에 제안되었지만, 대신 기존의 단일 코어 "크리스티" 설계를 사용하기로 결정되었다. 이 설계는 설계자 로버트 크리스티의 이름을 따서 명명되었다. 그러나 샌드스톤에서는 세 가지 실험 중 적어도 두 가지에 공중부양 코어를 사용하기로 결정되었다.
복합 코어의 동기는 사용 가능한 핵분열 물질을 더 잘 활용하기 위함이었다. 비효율적인 포신형 리틀 보이 대신 내파 무기에 우라늄-235를 사용하는 것은 당연한 발전이었다. 그러나 플루토늄은 우라늄-235보다 비싸고 생산하기 더 어려웠지만, 핵분열로 생성되는 중성자를 더 잘 활용하기 때문에 더 빠르게 핵분열한다. 반면에 우라늄-235의 느린 반응은 초임계 질량의 조립을 허용하여 이론적으로 고출력 무기를 생산할 수 있게 한다. 1945년 7월까지 오펜하이머와 그로브스는 플루토늄 과 우라늄-235 를 포함하는 복합 코어에 두 재료를 모두 사용하는 것을 고려하고 있었다. 복합 코어는 1946년에 사용 가능해졌다. 이후 로스앨러모스의 우선순위는 모든 우라늄-235 코어의 개발이 되었다. 1948년 1월까지 국가 비축량에는 50개의 코어가 있었는데, 이 중 36개는 복합 크리스티 코어였고, 9개는 플루토늄 크리스티 코어, 5개는 복합 공중부양 코어였다. 새로운 공중부양, 복합 및 우라늄-235 코어를 시험하려면 적어도 세 번의 시험 발사가 필요했다.
더 효율적인 무기는 덜 효율적인 기폭 장치를 필요로 할 것이다. 이는 더 적은 폴로늄이 필요하다는 것을 의미했다. 샌드스톤 당시 폴로늄-베릴륨 기폭 장치의 국가 비축량은 25 퀴리 이상의 폴로늄을 가진 50개의 A급 기폭 장치와 12~25 퀴리의 폴로늄을 가진 13개의 B급 기폭 장치로 구성되었다. 샌드스톤 중에는 적어도 하나의 실험이 B급 기폭 장치로 수행될 예정이었다.
실험은 미국 대통령 해리 S. 트루먼에 의해 1947년 6월 27일 승인되었다. 원자력 위원회의 군사 응용 책임자인 제임스 맥코맥 준장과 그의 부관인 제임스 S. 러셀 대위는 7월 9일 로스앨러모스에서 브래드버리와 존 헨리 맨리를 만나 실험 준비를 했다. 그들은 실험이 과학적 성격을 띠고 로스앨러모스가 기술 지도를, 군대가 보급 및 물류 지원을 제공하기로 쉽게 합의했다. 약 2천만 달러에 달하는 실험 비용은 국방부와 원자력 위원회 간에 분담되었다. 존 E. 헐 중장이 실험 사령관으로 지명되었다. 윌리엄 S. 파슨스 해군 소장과 윌리엄 E. 켑너 소장은 크로스로드 작전에서 맡았던 부사령관 역할을 다시 맡았다. 합동 기동 부대 7은 1947년 10월 18일 공식적으로 창설되었다. 헐은 사령관으로서 미국 합동참모본부와 원자력 위원회 모두에 책임이 있었다.
합동 기동 부대 7은 10,366명의 인원으로 구성되었으며, 이 중 9,890명은 군인이었다. 본부는 약 175명으로 구성되었으며, 이 중 96명은 에 승선했다. 나머지는 , , 에 수용되었다. 로스앨러모스 국립연구소의 특수 부서인 J 부서는 핵 실험 관리를 위해 특별히 창설되었다. 원자력 위원회 그룹(태스크 그룹 7.1)은 핵무기를 준비하고 폭파하며 실험을 수행하는 책임을 맡았다. 이 그룹은 J 부서, 미군 특수 무기 프로젝트, 해군 연구소, 해군 병기 연구소, 아곤 국립 연구소, 애버딘 시험장, 원자력 위원회, 에저턴, 저메샤우젠 &amp; 그리거 및 기타 기관에서 온 약 283명의 과학자 및 기술자로 구성되었다.
각 그룹은 실험의 다른 측면을 다루었다. 해군 병기 연구소는 폭발 측정 실험을 처리했고, 해군 연구소는 방사선 측정 실험을 수행했으며, 아곤 국립 연구소는 감마선 측정을 수행했다. 에저턴, 저메샤우젠, 그리거는 타이밍 및 발사 시스템을 설계하고 설치하기 위해 고용된 계약업체였다. 7개의 실험 무기 조립체와 6개의 코어가 샌페드로, 캘리포니아로 운반되어 1948년 2월 무기 조립함 에 실렸지만, 원자력 위원회는 실험에 3개의 코어만 사용하도록 허가했다.
해군 부대는 태스크 그룹 7.3으로 편성되었다. 구성은 다음과 같다.
출처: Berkhouse et al, Operation Sandstone, p. 40
1947년 9월, 헐, 10월 14일 실험 책임자로 지명된 러셀, 로스앨러모스 연구소의 합동 기동 부대 7 과학 책임자인 다롤 프로먼은 과학자 및 군 장교 그룹과 함께 태평양의 다양한 제안된 실험 장소를 조사하기 시작했다. 에네웨타크 환초는 10월 11일 실험 장소로 선정되었다. 이 섬은 외딴 곳이었지만 좋은 항구와 활주로를 가지고 있었다. 또한 비키니 환초에서 크로스로드 작전 중에 일어났던 일을 고려할 때, 낙진을 바다로 실어 나르는 해류와 무역풍이 있었다는 중요한 고려 사항이 있었다.
태평양 제도 신탁통치령이 미국이 관리하는 유엔 신탁통치령이었기 때문에, 유엔 안전 보장 이사회는 12월 2일 다가오는 실험에 대해 통보받았다. 환초에는 아오몬에 사는 드리-에네웨타크족과 비지레에 사는 드리-엔제비족이 거주했다. 그들의 원래 거주지는 에네웨타크와 엔제비였지만, 전쟁 중에 군사 기지 건설을 위해 이주되었다. 약 140명의 주민들은 크로스로드 작전 중에 메크 섬으로 임시 이주했었다. 이번에는 에네웨타크에서 남서쪽으로 떨어진 무인 환초인 우젤랑 환초가 이주지로 선정되었다. 미 해군 건설대대 그룹은 11월 22일 숙소와 편의 시설을 건설하기 위해 그곳에 도착했다. 군 당국은 12월 3일 지역 족장들과 만나 이주에 동의했고, 이주는 에 의해 12월 20일까지 완료되었다. 전차상륙함과 4대의 더글러스 C-54 스카이마스터 항공기가 낙진의 영향을 받을 경우 우젤랑을 대피시키기 위해 대기했지만, 필요하지 않았다.
1948년 1월, 윌리엄 엘스워스 켑너 장군과 합동 참모본부는 샌드스톤 실험에 장거리 탐지(LRD) 요소를 통합하는 것을 공식적으로 승인하고, 이를 피츠윌리엄 작전으로 명명했다. 이 최고 기밀 이니셔티브는 전 세계적으로 핵폭발을 식별하는 기술을 확립하는 것을 목표로 했다. 이 작전은 수십 년 동안 기밀로 유지되었으며 2014년에야 기밀이 해제되었다.
언론의 주목을 받은 크로스로드 실험과는 달리, 샌드스톤 실험은 최소한의 홍보로 진행되었다. 4월 15일 워싱턴에서는 실험에 대한 공개 발표를 할지 말지에 대한 논의가 여전히 진행 중이었다. 헐은 실험 시리즈가 완료될 때까지 어떤 발표도 하지 않는 것에 반대했지만, AEC 위원들은 뉴스가 새어 나갈 것이고 미국이 비밀스러운 모습을 보일 것이라고 생각했다. 따라서 막판에 발표를 하기로 결정되었다. 실험의 목적에 대한 발표는 없었으며, 간략한 보도 자료만 있었다. 5월 18일, 시리즈가 끝난 후 헐은 하와이에서 기자회견을 열었지만, 언론은 서면 진술서에서만 인용하도록 허용했다.
엔제비, 아오몬, 루닛 섬은 필요한 계측기를 설치하기 쉽게 하기 위해 식물을 제거하고 평탄하게 정비되었으며, 아오몬의 실험탑에서 비지레의 통제소로 계측 케이블을 연결할 수 있도록 아오몬과 비지레 사이에 둑길이 건설되었다. 나중에 실험할 지역이 이전 폭발로 인한 낙진 피해를 최소화하도록 폭발 순서가 정해졌다. 육군 구성 요소인 태스크 그룹 7.2는 건설 작업을 담당했다. 이 그룹은 1220 임시 공병 대대와 1217 및 1218 복합 서비스 소대, 18 공병 건설 중대 및 1219 통신 서비스 소대; 제2공병특수여단의 제532공병주정해안연대의 D 및 E 중대; 461 수송 수륙 양용 트럭 중대; 854 수송 항만 중대; 401 CIC 분견대; 그리고 해군 해안 기지 분견대로 구성되었다.
크로스로드 작전과 마찬가지로, 각 폭발에는 합동 육해군 음성 문자에서 따온 자체 코드명이 부여되었다. 모든 폭발은 개조된 마크 III 조립체를 사용했으며, 높이의 타워에서 폭발되었다. 폭발 시기는 타협의 문제였다. 감마선 측정 실험에는 어둠이 필요했지만, 구름 샘플을 채취할 보잉 B-17 플라잉 포트리스 드론은 조종을 위해 낮이 필요했다. 타협으로 샌드스톤 폭발은 모두 새벽 직전에 이루어졌다.
미국의 샌드스톤 시리즈 폭발은 다음과 같다.
X-레이.
X-레이 핵 장치는 공중부양 복합 코어를 사용했다. 1948년 4월 15일 새벽 06:17에 엔제비에서 폭발했으며, 수율은 37킬로톤이었다. 플루토늄의 이용 효율은 약 35%였으며, 우라늄-235는 25% 이상이었다. 이는 로스앨러모스의 예측보다 다소 높았다. 석호의 선박에서 관찰하던 사람들은 눈부신 섬광을 보았고 복사열을 느꼈다. 지름 의 응결 구름이 빠르게 불덩이를 감쌌고, 불덩이는 구름 속에서 빛났다. 폭발의 우렁찬 소리가 관찰자들에게 도달하는 데는 45~50초가 걸렸다.
약 20분 후, 바이로코는 샘플을 채취할 케이블 윈치를 확인하기 위해 헬리콥터를 발사했다. 또한 석호의 방사능 수치를 측정하기 위해 보트를 내렸다. B-17 무인 드론 항공기가 구름을 통과했으며, 드론 경전차는 분화구에서 토양 샘플을 회수하는 데 사용되었다. 불행히도, 그것은 진흙에 빠져 10일 후에 견인해야 했다.
요크 핵 장치는 공중부양 순수 우라늄-235 코어를 사용했다. 1948년 5월 1일 새벽 06:09에 아오몬에서 폭발했는데, 불리한 바람 때문에 하루 늦게 폭발했다. 관찰자들은 X-레이 폭발과 비슷한 섬광을 보았고 같은 열기를 느꼈지만, 넓이의 응결 구름은 더 컸고 폭발음은 더 강력했다. 한 관찰자는 이를 "작은 방에서 강제로 터뜨린 종이 가방" 소리에 비유했다. 그들의 말은 옳았다. 49킬로톤의 위력은 당시까지 가장 큰 핵폭발이었지만, 비효율적이고 핵분열 물질 낭비로 간주되었다.
지브라.
세 번째 실험이자 샌드스톤 시리즈의 마지막인 지브라는 1948년 5월 15일 새벽 06:04에 루닛에서 폭발했다. 이 실험은 AEC 의장 데이비드 릴리엔탈에 의해 세 실험 중 "가장 어렵고 가장 중요한" 실험으로 특징지어졌다. B급 기폭 장치 중 하나를 사용함으로써, 이것들이 여전히 자신감을 가지고 사용될 수 있음을 보여주었다. 관찰자들은 섬광과 폭발을 이전 두 실험과 비슷하게 인식했지만, 이번에는 응결 구름의 바닥이 에 위치하여 관찰자들이 불덩이를 방해 없이 볼 수 있었고, 따라서 다른 두 실험보다 더 밝고 오래 지속되는 것처럼 보였다. 겉모습은 기만적이었다. 공중부양 우라늄-235 코어는 18킬로톤의 위력을 생성했다.
이전 실험에서 사용된 절차는 반복되었지만, 이번에는 윈치 케이블이 걸려서 실험 샘플을 지프차로 회수해야 했고, 그 과정에서 승무원들이 더 많은 방사선에 노출되었다. B-17 드론에서 필터를 제거하는 임무를 맡은 로스앨러모스 직원들은 X-레이와 요크에서는 문제없이 절차를 수행했지만, 이번에는 세 명이 손에 방사선 화상을 입어 입원하고 피부이식이 필요할 정도로 심각했다. 요크에서 절차를 수행했던 한 남자도 손에 화상을 입은 것으로 확인되어 입원했지만, 5월 28일에 퇴원했다. 다시 한번 드론 전차가 문제를 일으켜 분화구에 빠졌지만, 토양 샘플은 예비 드론 전차에 의해 회수되었다. 두 전차는 이후 바다에 버려졌다.
샌드스톤 실험에서 새로운 코어의 성공적인 실험은 엄청난 영향을 미쳤다. 기존 무기의 거의 모든 구성 요소는 구식이 되었다. 세 번째 실험이 수행되기도 전에 브래드버리는 기존 코어의 생산을 중단하고, 모든 노력을 최초의 대량 생산 핵무기가 될 마크 4 핵폭탄에 집중하도록 명령했다. 핵분열 물질의 효율적인 사용으로 핵 비축량은 1948년 6월 56개에서 1949년 6월 169개로 증가했다. 마크 III 폭탄은 1950년에 퇴역했다. 동시에 새로운 생산 공장이 가동되기 시작했고 위그너 효과 문제가 해결되었다. 1951년 5월까지 플루토늄 생산량은 1947년의 12배였고, 우라늄-235 생산량은 8배 증가했다. 미군 특수 무기 프로젝트 사령관인 케네스 니콜스 소장은 희소성의 시대가 끝났음을 분명히 보았다. 그는 이제 "수백 개의 무기가 아니라 수천 개의 무기를 생각해야 한다"고 권고했다.
고가 슌타로(, 1998년 8월 27일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J2리그의 레노파 야마구치 FC에 입단했다. 2021년 일본 풋볼 리그의 FC 가리야로 이적했다. 2022년 7월부터 2023년까지 J3리그의 YSCC 요코하마에서 뛰었다. 2024년 AC 나가노 파르세이루로 이적했다.
우에다 이쓰키(, 2001년 6월 28일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J2리그의 츠바이겐 가나자와에 입단했다. 2023년 일본 풋볼 리그의 고치 유나이티드 SC로 임대 이적했다. 2024년 J3리그의 츠바이겐 가나자와로 복귀했다.
모리 유마(, 2001년 7월 2일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J3리그의 아술 클라로 누마즈에 입단했다.
미하라 슈마(, 2001년 7월 16일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J2리그의 에히메 FC에 입단했다. 2021년후 J3리그에 강등했다. 2023년 J3리그 우승으로 J2리그로 승격했다. 2024년까지 70경기에 출전하여, 4득점을 넣었다. 2025년 J3리그의 아술 클라로 누마즈로 이적했다.
이노우에 고키(, 2001년 6월 20일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J3리그의 아술 클라로 누마즈에 입단했다. 2022년과 2023년까지 일본 풋볼 리그의 스즈카 포인트 게터스와 레일락 시가 FC에서 뛰었다.
하시모토 리쿠(, 1998년 2월 11일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J3리그의 후쿠시마 유나이티드 FC에 입단했다. 2022년까지 82경기에 출전하여, 10득점을 넣었다. 2023년 SC 사가미하라로 이적했다. 2025년 FC 오사카로 이적했다.
오카다 신지(, 1996년 3월 10일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2018년 일본 풋볼 리그의 FC 이마바리에 입단했다. 2019년 일본 풋볼 리그 3위를 기록하여 J3리그로 승격했다. 2022년까지 22경기에 출전. 2023년 나라 클럽로 이적했다.
오쿠다 유다이(, 1997년 5월 1일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J2리그의 도쿠시마 보르티스에 입단했다. 2021년 일본 풋볼 리그의 이와키 FC로 이적했다. 일본 풋볼 리그 우승으로 J3리그로 승격했다. 2022년 J3리그의 테게바자로 미야자키로 이적했다. 2023년부터 2024년까지 가마타마레 사누키에서 뛰었다. 2025년 나라 클럽로 이적했다.
모리타 린(, 2002년 2월 14일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J2리그의 도쿠시마 보르티스에 입단했다. 2021년부터 2022년까지 일본 풋볼 리그의 나라 클럽에서 뛰었다. 2023년 J3리그의 FC 류큐로 이적했다. 2023년 9월 나라 클럽로 이적했다.
히가시데 소타(, 1998년 8월 24일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J3리그의 로아소 구마모토에 입단했다. 2021년 J3리그 우승으로 J2리그로 승격했다. 2023년 J3리그의 테게바자로 미야자키로 이적했다. 2024년 가이나레 돗토리로 이적했다.
한다 고야(, 1998년 9월 27일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J3리그의 블라우블리츠 아키타에 입단했다. 2020년 J3리그 우승으로 J2리그로 승격했다. 2023년 일본 풋볼 리그의 베르스파 오이타로 임대 이적했다. 2024년 블라우블리츠 아키타로 복귀했다. 2025년 J3리그의 가이나레 돗토리로 이적했다.
미키 나오토(, 2001년 5월 8일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J2리그의 주빌로 이와타에 입단했다. 2021년 J2리그 우승으로 J1리그로 승격했다. 2022년부터 2023년까지 J3리그의 후지에다 MYFC와 후쿠시마 유나이티드 FC에서 뛰었다. 2024년 가이나레 돗토리로 이적했다.
요시다 이부키(, 1997년 11월 1일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J3리그의 AC 나가노 파르세이루에 입단했다. 2021년 J2리그의 블라우블리츠 아키타로 이적했다. 2024년까지 91경기에 출전하여, 10득점을 넣었다. 2025년 J3리그의 가이나레 돗토리로 이적했다.
고마쓰 다쿠미(, 1997년 4월 9일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J3리그의 가마타마레 사누키에 입단했다.
하세가와 하야토(, 1997년 9월 14일~)는 일본의 축구 선수이다.
이와모토 가즈키(, 1997년 4월 7일~)는 일본의 축구 선수이다.
가와카미 쇼헤이(, 1997년 10월 26일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J3리그의 후지에다 MYFC에 입단했다. 2022년 J3리그 준우승으로 J2리그로 승격했다. 2024년까지 68경기에 출전하여, 2득점을 넣었다. 2025년 J3리그의 가마타마레 사누키로 이적했다.
도야 도시키(, 1997년 4월 20일~)는 일본의 축구 선수이다.
그는 2020년 J2리그의 아비스파 후쿠오카에 입단했다. 2021년 J3리그의 FC 이마바리로 임대 이적했다. 2022년 J1리그의 아비스파 후쿠오카로 복귀했다. 2023년 일본 풋볼 리그의 고치 유나이티드 SC로 이적했다. 2024년 일본 풋볼 리그 준우승으로 J3리그로 승격했다.
요시나가 마히로(, 2002년 3월 20일~)는 일본의 축구 선수이다.