[eBook]입자 동물원 : 우주를 구성하는 아름답고 흥미로운 입자들의 세계

원제 : The Particle Zoo

저 : 개빈 헤스케스(Gavin Hesketh)역 : 배지은출판사 : 반니발행일 : 2021년 01월25일 | 종이책 발행일 : 2017년 11월17일

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출판사서평 TOP

쿼크와 중성미자,
힉스 보손 그리고 암흑물질까지
입자의 세계로 떠나는
탐험가를 위한 탁월한 안내서!


원자, 전자, 쿼크...... 이러한 기본 입자들은 물질의 가장 작은 조각이고, 우리를 포함한 세상은 바로 이 기본 입자로 만들어졌다. 입자는 태양과 우리 은하 그리고 내 몸을 이루는 구성 성분이며 우주가 탄생한 후 대부분의 시간 동안 존재해왔던 것이기도 하다.
[입자 동물원]은 이런 입자들에 관한 책이다. 입자는 무엇인지, 어떻게 행동하는지 그리고 어떤 원리로 움직이는지에 대한 설명을 담고 있다. 동시에 이 입자들은 어디에서 왔으며 모든 것은 어떻게 시작되었는지 그리고 그 끝은 어떻게 될 것인지를 탐구하는 책이기도 하다. 쿼크와 렙톤, 보손 등의 물질과 이러한 물질을 연구하기 위해 벌어진 역사상 가장 거대한 실험에 관한 이야기들도 흥미롭게 펼쳐진다. 유럽원자핵공동연구소(CERN)의 연구원이자 여러 방송에서 과학 대중화를 위해 활발하게 활동하는 저자는 입자물리 연구의 최전선에서 일어나는 일들을 생생하고 친절하게 독자에게 전한다.

일상의 비유를 통해 복잡한 물리를 이해할 수 있는 개념으로 바꾸어놓은 책
물리학을 접해보고자 하는 사람들은 시작부터 난관에 부딪히게 된다. 복잡한 수식과 난해한 개념 때문이다. 특히나 입자물리는 눈으로는 볼 수 없는 작은 입자들의 세계를 다루고 있기 때문에 더욱 이해하기 어렵다. 게다가 입자들의 행동은 이 우주 안의 어떤 것과도 비슷하지 않으며, 우리가 일상생활에서 만나는 것들과 완전히 다르게 움직인다.
이런 내용을 제대로 이해하려면 수학을 배워야 하지만, 저자는 입자에 관한 굵직굵직한 아이디어와 흥미로운 개념들을 어려운 수식을 빌리지 않고도 이해할 수 있도록 일상생활의 언어로 설명한다. 우리 주위에서 흔히 볼 수 있는 것들에 입자를 비유해 독자들이 입자들의 세상에 좀 더 쉽게 다가갈 수 있도록 도와주기 때문이다. 예를 들어 빛알이 어떻게 힘을 전달하는지 설명하기 위해 각자 스케이트보드 위에 올라선 두 사람이 마주 본 채 공과 부메랑을 주고받는 상황에 빗대거나, 양자역학의 경로 적분과 숨은 변수 이론을 설명하기 위해 집에서 회사까지 출근하는 다양한 경로들을 예로 든다. 약력과 베타붕괴를 설명할 때는 텔레비전 할인 판매의 경우를 활용함으로써 복잡한 방정식이 없어도 입자에 관한 핵심적인 개념들을 이해할 수 있게 해준다.

입자물리에 관한 역사상 가장 거대한 실험들을 만나다
이 책에서 또 하나 돋보이는 점은 입자 실험들의 흥미로운 뒷이야기를 들을 수 있다는 것이다. 원자핵을 발견한 러더퍼드의 금박 실험처럼 널리 알려진 에피소드부터, 입자들의 흔적을 발견하게 해준 찰스 윌슨의 구름상자 실험, 우주선(cosmic ray)을 발견하기 위한 과학자들의 다양한 실험 등 역사적으로 의미 있는 실험들을 생생하게 만날 수 있다. 또한 오늘날 진행 중인 입자물리에 관한 크고 작은 실험들도 자세하게 소개되어 있다. 그중에서도 스위스 유럽원자핵공동연구소(CERN)에 있는 거대 강입자 충돌기(LHC)에 관한 세세한 묘사, 2012년 세계를 놀라게 한 힉스 보손 발견 당시의 현장 스케치와 LHC를 이용한 ‘입자 사냥’에 관한 이야기들은 모험영화를 보는 듯 흥미진진하다. CERN의 연구원으로 ATLAS 등 여러 굵직한 연구에 활발하게 참여하고 있는 저자의 이력이 빛을 발하는 대목이다.

가장 작은 것들이 가져다줄 커다란 미래에 관한 이야기
20세기에 우리는 물리학의 근본이 흔들리는 것을 목격했고, 이것이 기술에서의 혁명과 우리 삶의 변화로 이어지는 것을 확인했다. 양자역학이 반 ...

목차 TOP

저자의 노트와 감사의 말 7
- 입자물리의 표준모형 10

1장 실체의 기본 성질 13
2장 입자 동물원에 들어가다 29
3장 물질의 중심으로 61
4장 검출되지 않는 쿼크 95
5장 힘이 약하다 121
6장 힉스 보손 143
7장 가장 거대한 실험 173
8장 중성미자에게도 볕 들 날이 있다 211
9장 어둠 속으로 243
10장 변화는 여기에서 시작된다 271
11장 아름다움을 찾아서 295
12장 새로운 물리학 321

- 역자 후기 328
- 부록1 수 표기법 설명 333
- 부록2 표준모형의 대칭들 335
- 부록3 용어 사전 339
- 찾아보기 ...

본문중에서 TOP

이 책은 이런 입자들에 관한 이야기다. 입자는 무엇인지, 어떻게 행동하는지, 그리고 우리 주위의 세계에 어떤 확률로서 존재하는지에 관한 책이다. 동시에 이 입자들은 어디에서 왔으며 모든 것은 어떻게 시작되었는지, 그리고 그 끝은 어떻게 될 것인지에 대한 책이기도 하다. 이런 의문은 인간인 우리가 던질 수 있는 가장 큰 질문이며, 그 답을 찾는 과정에서 상상했던 것보다도 훨씬 더 기이한 우주의 모습이 드러났다. 이것은 우리가 아는 것에 대한 이야기이자 모르는 것에 대한 이야기이며, 더 많은 것을 알기 위한 탐색의 여정을 담은 이야기다. 이 책은 쿼크와 렙톤, 보손과 대칭에 관한 이야기이며, 지금까지 발견된 가장 작은 물질을 연구하기 위해 벌어진 역사상 가장 거대한 실험에 관한 이야기다.
(/ p.16)

빛알이 어떻게 힘을 전달할 수 있는지 예를 들어보겠다. 두 사람이 각자 스케이트보드 위에 서서 마주보고 있는 상황을 상상해보자. 그중 한 사람이 공을 앞으로 던지면, 그 사람은 뒤로 굴러가게 된다. 이것이 운동량 보존이다. 또 맞은편 사람이 그 공을 잡으면 그 사람 역시 굴러가는데, 이번에는 던진 공이 향하던 방향으로 굴러간다. 따라서 두 ...

저자소개 TOP

개빈 헤스케스(Gavin Hesketh) [저]

차세대 과학자와 창의적인 사람들을 위해 최신 과학을 알기 쉽게 전하는 입자물리학자. 맨체스터대학교(University of Manchester)에서 입자물리학 박사학위를 받았으며 페르미국립가속기연구소(Fermilab)에서 당시 세계에서 가장 높은 에너지를 가진 입자가속기인 테바트론(Tevatron)의 실험에 참여했다. 미국 노스이스턴대학교(NortheasternUniversity)에서 박사후과정을 마치고 2009년에 스위스 유럽원자핵공동연구소(CERN)의 연구원이 되었으며 2010년부터는 영국 왕립학회의 연구원(Royal Society University Research Fellow)으로 유니버시티칼리지런던(Univer...
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전체선택

배지은 [역]

서강대학교 물리학과와 동대학원을 졸업하고, 휴대전화를 만드는 엔지니어로 일했다. 이후 이화여자대학교 통역번역대학원에서 번역학을 전공하고 소설과 과학책을 번역하고 있다. 『엿보는 자들의 밤』, 『밤의 새가 말하다』, 『열흘간의 불가사의』, 『최후의 일격』, 『꼬리 많은 고양이』, 『퀸 수사국』, 『무니의 희귀본과 중고책 서점』, 『맹인탐정 맥스 캐러도스』, 『아파트먼트』, 『물질의 탐구』, 『입자 동물원』, 『일상적이지만 절대적인 양자역학지식 50』, 『호킹의 빅 퀘스천에 대한 간결한 대답』, 『전자부품 백과사전』(전 3권)을 우리말로 옮겼다.

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