힉스 입자 그리고 그 너머

힉스 입자 그리고 그 너머

$20.41
Description
아주 오랫동안 힉스 입자를 연구한
리언 레더먼이 들려주는 힉스 입자 이야기!
힉스 입자의 시작과 증명 그리고 새롭게 시작되는 힉스 입자의 미래!

아! 그렇게 많은 입자들이 있는 줄 알았다면 나는 식물학자가 되었을 것이다

1950년대 프린스턴에서 점심을 먹으며 새로 발견된 입자에 대해 설명하는 동료에게 아인슈타인이 농담으로 한 말이다.
그 당시 ‘스트레인지’라고 불리던 이 입자는 현재 ‘ 스트레인지 쿼크’로 이루어진 입자로 알려져 있다.
원자핵에서 발견된 강한상호작용을 하는 핵입자에 대한 연구는 1950년대에서 1970년대 사이에 이루어졌다. 오늘날 다시 프린스턴에서 아인슈타인 교수와 점심 식사를 하며 새로운 입자에 대해 말하게 된다면 어떤 이야기를 해야 할까?
그것은 수십억 달러짜리 질문이며, 이 책의 주제인 힉스 입자 또는 신의 입자에 대한 이야기일 것이다.
힉스 입자 그 너머에는 그 힉스 입자에 대한 이야기가 실려 있다. 그리고 그 안에서 우리는 아인슈타인에게 어떻게든 설명할 수 있는 이론을 만나게 될 것이다. 그런데 사실 이 책을 읽는 대부분의 사람들은 물리학자가 아니다. 따라서 <힉스 입자 그리고 그 너머>에서는 힉스 입자가 무엇이며 왜 필요한지를 설명하고 무엇을 의미하는지 물리학자가 아닌 사람들도 이해할 수 있는 쉬운 말로 명확하게 소개하며 그 너머에 있을지도 모르는 것에 연결할 수 있는 그 무엇인가를 설명하고 있다.

이 책의 저자 중 한 사람인 노벨상 수상자 리온 레더먼과 공동 저자 딕 테레시는 힉스 입자에 ‘신의 입자’라는 시적인 이름을 붙였다. ‘신의 입자’는 큰 의미를 부여하지 않고 힉스 입자에 붙인 이름이었지만 사람들의 마음을 사로잡았고, 《뉴욕 타임스》에서 《슈피겔》에 이르기까지 그리고 《예루살렘 포스트》에서 《파키스탄 크로니클》에 이르기까지 입자물리학의 최신 발전을 다룬 모든 저널에서 사용하게 되었다.
실제로 ‘신의 입자’라는 말은 사람들의 호기심을 불러일으켰다. 이 말은 단지 문학적인 표현에 불과했지만 많은 사람들은 특정한 입자에 심오한 종교적 중요성을 부여하는 것으로 생각하게 되었다.
과학자들은 힉스 입자가 자연의 새로운 영역으로 들어가는 입구이며, 새로운 퍼즐과 완전하고 급진적인 새로운 것의 시작점이라고 이야기한다. 여러분은 이제 ‘신의 입자’라는 말 대신 힉스 입자의 근원과 시작에 대해 자세히 알게 될 것이다. 그리고 우리가 실제로 하려는 일과 여러 가지 면에서 우리가 성공적으로 하고 있는 일에 대하여 이야기하고, LHC를 이용해 우리가 이루어낼 수 있는 일과 우리가 미래에 하고 싶은 일과 해야 할 일에 대해 알게 될 것이다. 과학자들은 물질로서나 아이디어로서 힉스 입자 너머를 바라보고 있다. 힉스 입자를 손에 넣은 물리학자들은 이제 자연이 기본 패턴과 기본 입자의 성질을 만들어내는 방법에 대한 새로운 통찰력을 가지게 되었다. 그리고 또한 새롭고 강력한 물리적 세상에 남아 있는 신비한 퍼즐을 이해하는 새롭고 강력한 방법을 가지게 되었다. 노벨 물리학상 수상자이자 오랫동안 힉스 입자를 연구해온 리언 레더먼이 소개하는 힉스 입자의 세계를 만나보자!
저자

리언M.레더먼

입자물리학자이자실험물리학자로1951년에컬럼비아대학교에서물리학박사학위를,1958년부터1979년까지같은대학의교수로재직했다.미국브룩헤이븐연구소에서중성미자에대한연구를했으며,1979년부터1989년까지페르미연구소소장을지냈다.1988년‘뮤온중성미자의발견을통한중성미자빔방법과렙톤의이중구조규명’에대한공로로멜빈슈워츠,잭스타인버거와함께노벨물리학상을수상했다.1986년과학영재학교인일리노이수학과학아카데미를설립했으며2012년부터명예상근과학자로재직중이다.2015년에는노벨상메달을경매에올려화제가됐다.저서로는《힉스입자그리고그너머》《시인을위한양자물리학》《대칭과아름다운우주》등이있다.

목차

역자의말6
감사의말8

1장서언ㆍ13
년대의아이러니15역사상최대의‘외부입력’17지도자의역할:미국의회19
그것은회복가능한가?22국왕만세24거대한융합27
세계최대입자충돌가속기를작동하는것은쉽지않다31오,$%&#!33
아!그렇게많은입자들이있는줄알았다면나는식물학자가되었을것이다35
이름안에무엇이들어있는가?37

2장위대한질문의간단한역사ㆍ41
‘양파같은물리학’이라는비유48간단한가정-발효실험50원자내부들여다보기53
원자를통해생각하기56양자파동과우주선58
신비는깊어졌다:원자핵을결합시키는것은무엇일까?60

3장누가이것을주문했지?ㆍ63
천덕꾸러기뮤온66뮤온은자연의완전한자이로스코프이다69
패리티72패리티비보존성발견에대한개인적회상77

4장질량에대한모든것ㆍ89
질량이란무엇인가?90질량은물질의양을나타낸다91질량은무게가아니다92
질량측정은어렵다94질량은에너지가아니다96상대론적에너지100
그렇다면질량은무엇인가?101

5장현미경아래놓인질량ㆍ103
소립자의질량104질량이없다106질량없는곳에서의대칭성110양자영역112
질량에대한양자적아이디어의등장114진공안에모든것이있다115
어떻게진공에서탈출할수있을까?116입자의유토피아117시공간에서의운동124
빛속도에서의뮤온127카이럴리티129카이럴리티를가지는시공간의그림130
자연의힘은카이럴리티를알고있다133뮤온에질량돌려주기135잠깐만!138

6장약한상호작용과힉스입자ㆍ140
약한상호작용142약한상호작용은어떻게작용하는가?144이제마지막고비만남았다149스입자로들어가기153그러나질량은무엇인가?154힉스진공156잠시쉬어가자162

7장현미경에서입자가속기로ㆍ163
현미경165기술적도전168어떻게작동하는가?170빛을이용하지않는현미경!173
입자가속기176전기장이하전입자를가속시킨다177전자현미경180

8장세계에서가장강력한입자가속기ㆍ184
선형가속기185SCRFs:수십억달러의경제적효과를가져올다음주자는?189
자기장은입자를원운동하도록한다190전류가자기장을만든다192사이클로트론194
싱크로트론195자기렌즈197세계의위대한충돌가속기들198LEP충돌가속기200LHC202
입자검출장치들204LHC다음에는?205

9장드문반응ㆍ209
입자물리학의전주곡209새벽을연첫빛줄기210영감212러더퍼드의방사능214반물질215베타붕괴:가장간단한약한상호작용221그들은충돌가속기없이그것을했다?224
드물고약한반응225또다른거울228CPT230거울을조합하면집으로돌아갈수있을까?233

10장중성미자ㆍ235
가장작은질량을가지고있는입자들238중성미자CP대칭성붕괴243
긴출발선244중성미자를현미경아래놓기246

11장프로젝트Xㆍ249
패르미연구소의프로젝트X250프로젝트X중성미자실험253
드문케이온과정과CP대칭성붕괴254드문뮤온반응:뮤온에서전자로의전환256
프로젝트X;드문동위원소를이용한전기쌍극자측정257
플루토늄의세계에올라타무한청정에너지제공하기:가속기로가동되는저임계원자로260
프로젝트X너머:차세대충돌가속기262
문:어떻게스타십을건설할것인가?답:처음부터시작해야한다264

12장힉스입자너머ㆍ265
큰과학에대한혼란266다른학문분야와의연관성268건강하지않은부유한상태270
힉스입자는어떻게질량을가지게될까?271맺는말273

부록ㆍ275
강한상호작용275너무많은기본입자들276쿼크와렙톤층277
오늘날:쿼크,렙톤그리고보존의주기성280스핀287교환대칭성290보존291페르미온292게이지대칭성294양-밀스게이지이론298약력과게이지이론300

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