여기가 바로 21세기 물리학 혁명의 출발점-스티븐 와인버그(노벨 물리학상 수상자)물리학과 과학의 미래가 LHC에 달려 있다!지상 최대의 실험 LHC의 전모를 밝힌다

LHC, 현대물리학의 최전선

신의 입자를 찾는 사람들

이강영

출판사 사이언스북스 | 발행일 2011년 2월 20일 | ISBN 978-89-8371-960-7

패키지 반양장 · 신국변형판 148x220 · 608쪽 | 가격 25,000원

분야 물리학

책소개

이번에 (주)사이언스북스에서 출간된 이강영의 『LHC, 현대 물리학의 최전선』은 국내에서 전공자 이외에는 제대로 알려지지 않은 LHC와, LHC의 가동으로 세계 과학계의 중심축으로 우뚝 선 연구소인 CERN의 전모를 소개하는 책이다. 원자의 발견에서 현대 물리학이 도달한 ‘거의 모든 것의 이론’인 입자 물리학의 표준 모형(Standard Model)에 이르기까지 입자 물리학의 역사와, 입자 물리학의 발전에서 결정적인 역할을 해 온 유럽 최대의 과학 연구 기관이 CERN의 창설에서 LHC까지의 역사, 그리고 물리학자들과 과학자들의 관심을 한몸에 받고 있는 LHC의 역사와 구조와 작동 원리, 그리고 과제들을 전면적으로 소개하고 있다.

편집자 리뷰

여기가 바로 21세기 물리학 혁명의 출발점
-스티븐 와인버그(노벨 물리학상 수상자)

물리학과 과학의 미래가 LHC에 달려 있다!
지상 최대의 실험 LHC의 전모를 밝힌다

2008년 9월 10일 인터넷과 세계 각국의 언론은 갑작스러운 ‘블랙홀 신드롬’에 휩싸였다. 스위스 제네바 근교에 있는 CERN(유럽 입자 물리학 연구소, 프랑스 어 식으로는 [세른], 영어 식으로는 [선]이라고 읽는다.)에서 만들어진 소형 블랙홀이 연구소를 삼키고, 제네바를 삼키고, 유럽을 삼키고, 결국 지구 전체를 삼켜 지구가 멸망할지도 모른다는 소문이 네트워크를 타고 전 세계로 확산되면서 벌어진 일이다. 가속기 실험에서 만들어진 블랙홀이 지구를 삼키는 모습을 담은 동영상과 글 들이 수많은 인터넷 게시판과 블로그, 그리고 미디어 등을 달궜다. 심지어 인도의 어떤 소녀는 지구가 멸망한다는 공포에 사로잡혀 자살했고, 종교 사원에 사람들이 몰려들어 기도를 올리기도 했다. 또 독일 튀빙겐 대학교의 화학 교수를 비롯해 여러 사람들이 CERN의 가속기 실험을 막아 달라며 유럽 인권 재판소 등에 소송을 제기하기도 했다.
이 모든 소동의 출발점에 바로 CERN에서 운용하는 초대형 입자 가속기 및 충돌기인 LHC(Large Hadron Collider, 대형 하드론 충돌기)가 있다. LHC는 인류가 만든 가장 큰 과학 실험 장치이자, 가장 높은 에너지를 만들어 내 우주가 탄생한 대폭발(Big Bang) 직후 1조분의 1초에 일어난 일까지 재현할 수 있는 현대 물리학과 과학의 정점에 있는 장치이다. 아인슈타인의 상대성 이론과 양자 역학의 발견으로 시작된 20세기 초반의 과학 혁명에 맞먹는 새로운 과학 혁명을 일으킬 발견이 LHC에서 수년 내에 이루어질 것으로 기대되고 있다. 상대성 이론과 양자 역학이 인류가 세계를 보는 방식을 완전히 바꿨듯이 LHC 역시 인류의 세계관과 자연관을 완전히 바꿔 줄 것이다.
이번에 (주)사이언스북스에서 출간된 이강영의

목차

책을 시작하며
자싱 최대의 실험 장치 LHC / LHC는 인류 진보의 척도 / LHC의 과거, 현재, 미래 / 과학자란 인간의 가장 행복한 상태

1부 데모크리토스의 꿈

1장 존재하는 것은 원자와 허공뿐
원자 분쇄기 / 더 보편적이고 더 근본적인 것을 찾아 / 더 이상 쪼갤 수 없는 존재 / 자연의 언어는 수학

2장 원자 속으로!
원자의 부활 / 전자의 발견 / 방사선에 매료된 사람들 / 원자 속으로 들어간 첫 사람, 러더퍼드 / 양자 역학이라는 새로운 마법 / 상자글: 막스 보른의 외손녀

3장 원자핵 속에도 세계가
원자 속에는 원자핵, 원자핵 속에는 양성자 / 중성자의 발견 / 유카와와 메손 / 상자글: 수수께끼의 물리학자 마요라나

4장 무수한 입자들의 왕국
반물질의 세계를 연 디랙 / 이 입자, 누가 주문한 거야? / 새로운 입자들의 홍수 / 쿼크의 기묘한 아름다움 / 상자글: 무한 계층론의 주창자, 사카다 쇼이치

2부 양자장의 바다에서

5장 입자 세계의 상식들
기본 입자 / 물리량과 크기 / 입자 세계의 기본 상수, e와 h

6장 입자 물리학의 근간, 게이지 이론
힘의 본질은 게이지 대칭성 / 양자 전기 역학, 무한대의 함정을 넘어 / 약한 상호 작용의 비밀을 벗기다! / 일반화된 게이지 이론 / 전자기-약 작용 이론과 와인버그-살람 모형 / 강한 상호 작용과 쿼크의 이론, QCD / 양성자의 구조 / 상자글: 완벽한 물리학자, 페르미

7장 우주를 지배하는 네 가지 힘

8장 표준 모형
표준 모형의 ‘11월 혁명’ / 표준 모형과 입자 가족의 완성 / 표준 모형의 한계

9장 가속기와 검출기의 짧은 역사
사진 건판에서 거품 상자까지 / 사이클로트론에서 싱크로트론까지 가속기의 역사 / 테바트론과 비운의 SSC / 상자글: 국가 안보와 입자 가속기

3부 CERN

10장 CERN은 실제로 존재하나요?
레만 호에서 / 천사와 악마의 연구소

11장 CERN의 역사
CERN의 탄생 / 가장 오래된, 그렇지만 언제나 새로운 질문의 답을 찾는 곳 / SC와 PS, 최초의 가속기들 / 가가멜 프로젝트, CERN의 첫 번째 성공 / ISR, 최초의 입자 충돌기 / W 보손과 Z 보손을 발견한 SPS / LEP, 세계 최고의 연구소 / 상자글: CERN의 산파, 루이 드 브로이 공작 / 상자글: AGS: 가장 생산적인 가속기 / 상자글: 존 애덤스

12장 웹이 태어난 곳
상자글: 최초로 WWW에 홈페이지를 만든 밴드

13장 CERN과 노벨상
CERN의 명장, 반 데르 메르 / 노벨상 수상자가 발에 채이는 곳

4부 지금은 LHC의 시대

14장 LHC 연대기

15장 지상 최대의 기계
초진공의 빔 파이프 / 초전도 전자석의 힘 / 지구 최대의 초저온 냉장고 / LHC의 예산 / 그리드 컴퓨팅

16장 양성자 충돌의 순간
CERN 가속기 복합 시스템 / 양성자 빔 / 양성자가 충돌할 때 무슨 일이 일어나는가? / 왜 양성자-양성자 충돌인가?

17장 LHC의 실험실들
입자를 쫓는 거인, ATLAS / 에펠탑보다 무거운 CMS / 테라전자볼트 나라의 ALICE / 보텀 쿼크 전문가, LHCb / TOTEM과 LHCf

18장 LHC의 과제들
힉스 입자를 찾아라! / 표준 모형 파헤치기 / 대통일 이론의 흔적을 찾는 LHC / 초대칭성은 존재하는가? / 여분 차원은 존재하는가? / 암흑 물질 만들기 / 블랙홀 소동

19장 LHC의 시대
첫 번째 빔의 날 / 사고 / 다시 가동되는 LHC / LHC가 돌아왔다! / 대폭발에 가장 가까운 곳 / 상자글: LHC의 한국 연구진

책을 마치며 / 감사의 말 / 용어 해설 / 후주 / 더 읽을 책들 / 연표 / 찾아보기 / 도판 저작권

작가 소개

이강영

서울 대학교 물리학과를 졸업하고, KAIST에서 입자 물리학 이론을 전공해서 석사 및 박사 학위를 받았다. 물질의 근본 구조를 어떻게 이해하고 또한 이것을 어떻게 검증할 것인가 하는 문제를 가지고 힉스 입자, 여분 차원, 중성미자, 암흑 물질 등에 관련된 현상을 연구해 오고 있으며, 대칭성의 양자 역학적 근본 구조 및 확장에도 관심을 가지고 있다. “Direct search for heavy gauge bosons at the LHC in the nonuniversal SU(2) model” (2014) 등 60여 편의 논문을 발표했고, 『LHC 현대물리학의 최전선』, 『보이지 않는 세계』, 『파이온에서 힉스 입자까지』 등을 썼으며, 『이것이 힉스다』를 옮겼다. 현재 경상 대학교 물리 교육과 조교수로 재직하고 있다.

독자 리뷰