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젭토스페이스 - 힉스 입자를 발견한 LHC 물리학의 세계

잔 프란체스코 주디체 Giudice(저자) 김명남(역자) | 휴먼사이언스 | 20,000원 | 2017.01.09 | 440p | ISBN : 9791160800043 | 03420

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젭토스페이스

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‘신의 입자’ 힉스보손은 어떻게 그 모습을 드러냈을까?
인류 역사상 가장 야심 찬 과학 실험이 시작된다

세상에서 가장 강력한 입자가속기인 LHC(Large Hardron Collider, 대형하드론충돌기)에 대한 연구는 유럽입자물리학연구소(CERN)에서 1980년대 초부터 시작되었으나 최종적으로 사업 승인이 떨어진 것은 1994년이었다. 그로부터 14년 뒤인 2008년, LHC는 첫 가동을 시작했다. 지하 100미터에 8만 세제곱미터의 인공 동굴을 만들고서야 건설할 수 있었던 LHC는 2012년 마침내 ‘신의 입자’ 힉스보손(higgs boson)의 존재를 발견했다.
힉스보손의 발견은 전 세계 미디어가 보도할 만큼 유명한 사건이었지만, 그 의미를 잘 이해하는 사람은 물리학자를 제외하고 드물 것이다. (주) 휴머니스 출판그룹의 신간 《젭토스페이스(A Zeptospace Odyssey)》는 이러한 힉스입자 발견의 중심에 서 있는 LHC의 이야기를 다루고 있다. 지금까지 힉스를 다뤄온 책은 더러 있었지만, 우리는 그 발견의 현장에서 처음과 끝을 함께 한 과학자의 이야기를 들어본 적이 없었다. CERN의 이론물리학자이자 가속기 연구에 평생을 바쳐 온 잔 프란체스코 주디체(Gian Francesco Giudice)가 말하는 이 기묘하고 아름다운 공간 속으로 들어가 신의 입자 힉스의 얼굴을 만나 보자.

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도서소개

물리학자들의 상상만이 접근할 수 있었던 미지로의 여행,
극소의 공간 ‘젭토스페이스(zeptospace)'를 탐험하다

 
지하 100미터에 캔터베리 대성당이 들어갈 만큼 넓은 공간을 차지하는 LHC는 인류의 특별한 모험이다. 이 탐험은 물질의 가장 깊은 구조를 향한 여행으로 자연의 행동을 결정짓는 기본 법칙들을 발견하고자 한다. 자연은 어떻게 우리가 관찰하는 방법으로 움직일까? 그리고 왜 그렇게 움직이는 것일까?
LHC는 약 100젭토미터보다 더 짧은 거리를 들여다볼 수 있는 미지로의 여행이다. 젭토미터란 1밀리미터의 10억 분의 1의 10억 분의 1에 해당한다. 여기서 ‘젭토zepto’라는 접두사는 숫자 7을 뜻하는 ‘셉토septo’에서 가져왔는데, 젭토가 1,000-7이기 때문이다. 저자는 이 단어가 극단적으로 짧은 거리에서 드러나는 미지의 기이한 공간을 묘사하기에 제격이라고 생각했고, 그동안 오로지 기본 입자, 그리고 이론물리학자들의 자유로운 상상력만이 접근할 수 있었던 이 극소의 공간을 ‘젭토스페이스’라고 부르기로 한다.
LHC는 과학사에서 가장 감탄스러운 이야기 중 하나가 될 것이다. 과학사에서 영원히 기억될 이 순간을 직접 경험하는 한 과학자의 열정과 흥분이 담긴 이야기가 이 책에 담겨 있다.
 
LHC의 시작부터 현재까지,
CERN의 물리학자가 전하는 생생한 이야기

 
이 책의 원서는 힉스입자 발견 전인 2010년에 출간되었다. 저자 주디체 박사는 이후 여러 차례의 수정을 거쳐 힉스입자의 발견까지 한국어판에 모두 반영해 독자들에게 LHC의 연구와 그 활동의 의미를 전해주고자 노력했다.
 
이 책은 크게 3부로 구성되어 있다. 1부 <입자의 문제>에서는 이 책을 이해하기 위한 첫걸음으로 입자 세계와 물리학자들이 그것을 이해하는 방법을 이야기한다. 최신의 발견을 이해하려면 입자물리학의 세계가 어떻게 생겼는지 조금이라도 알고 있어야 하기 때문이다. 2부 <젭토스페이스로 가는 우주선>에서는 힉스입자를 발견한 LHC의 구조와 작동 방식을 설명한다. LHC가 건설되기까지 어떤 기술이 사용되었으며, 어떤 형태로 이루어져 있고 어떤 방법으로 실험이 진행되는지 현장에서 연구하는 연구자의 생생한 이야기를 통해 어디에서도 들을 수 없었던 LHC의 현장을 만난다. 마지막으로 3부 <젭토스페이스에서 수행할 임무들>에서는 과학자들의 상상력은 어떻게 만들어지는지, 힉스는 왜 존재해야만 하는지, 우주에 남겨진 비밀은 어떻게 풀 수 있는지 미지의 영역을 탐구하는 이야기가 펼쳐진다.
 
2012년7월4일, CERN은힉스보손의발견을선언했다. 이 소식은 신문, 텔레비전, 블로그 등 모든 미디어를 통해순식간에 전세계로퍼져나갔다. 이제 힉스라는 이름과LHC는많은 사람들에게친숙한용어가되었고, 대중문화에스며들었다. 그러나여전히이발견의의미와진정한결과를이해하는사람은무척드물다.
어떻게물리학자들은힉스보손의존재를추측했을까? 어떻게LHC를만들어서그실체를증명할생각을했을까? 힉스보손의발견은새로운입자를하나더찾아낸것이상을 의미한다. 그 뒤에는우주를관장하는물리법칙들의특별한전망이숨어있다.
이 책은 힉스를 찾는 과학자들의 시도부터 LHC를 만들기까지, 그리고 우주의 기원에 대한 비밀을 탐구하는 물리학자들의 모험을 담고 있다. 이 여행은 물질의내부를깊이탐구하려는LHC 모험의마지막장면이되지는 않을 것이다. 물리학자들이볼때, 힉스보손은최초의징후일뿐이다. 해결되지않은많은 문제와 우리가 답하고 발견해야 할 많은 질문이 여전히 남아 있기 때문이다.

저자소개

잔 프란체스코 주디체 Giudice (저자)
이론물리학자로 1993년부터 현재까지 CERN의 이론물리학부에서 연구하고 있다. 이탈리아의 파도바대학교를 졸업하고 트리에스테의 고등연구 국제대학에서 이론물리학 박사학위를 받았다. 그의 연구 대부분은 충돌기에 관한 것으로 CERN의 연구에 참여하기 전까지는 미국의 페르미 연구소에서 일했으며, 스티븐와인버그의 텍사스 대학교 연구 그룹 초전도초충돌기(SSC) 건설 단계에도 참여했다. 여러 과학 저널에서 100여 편의 글을 기고하며, 글쓰기를 통해 더 많은 사람들에게 입자물리학과 우주론의 이해를 돕고자 노력하고 있다.
김명남 (역자)
대학 시절, 어느 선배가 사용하는 '힉스(higgs)'라는 아이디를 보고 그런 과학자가 있다는 걸 처음 알았다. 그때는 불과 20년 뒤에 힉스보손이 발견되리라고는 전혀 짐작하지 못했다. 과학은 우리 시대 가장 흥미진진한 사건들이 펼쳐지는 장이다. 그 정보를 실시간으로 공유하고자 바쁜 와중에 책을 써주는 과학자들과 역시 바쁜 와중에 그들의 이야기에 귀 기울이는 독자들에게 감사한다. 그 사이가 번역가의 자리이기 때문이다.

목차

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차례

한국의 독자들에게 4
프롤로그 9

Ⅰ부 입자의 문제
1장 물질을 해체하다 11
2장 자연의 힘들 53
3장 숭고한 경이로움 87

Ⅱ부 젭토스페이스로 가는 우주선
4장 천국으로 가는 계단 129
5장 링의 제왕 157 6장 젭토스페이스를 겨눈 망원경들 195

Ⅲ부 젭토스페이스에서 수행할 임무들
7장 대칭성 깨짐 235
8장 자연스러움을 해결하는 문제 287


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