“힉스 입자가 없다면 우주에는 아무것도 존재하지 않았을 것이다!”
21세기 최대 과학혁명인 힉스의 발견이 우주 만물의 비밀을 밝혀내다!

2012년 7월 4일, 스위스의 제네바에 있는 유럽원자핵공동연구소 CERN으로부터 천지가 개벽할 만한 뉴스가 날아들었다. 가설 속에 존재하던 입자 힉스가 수조 원의 막대한 비용을 들인 끝에 48년 만에 마침내 발견되었다는 것이다. 이 뉴스는 각종 언론 매체의 헤드라인을 장식하며, 삽시간에 전 세계로 퍼져나갔다. 왜 이렇게 야단법석인가? 힉스는 대체 무엇이며, 왜 그렇게 중요하게 취급되는 것인가? 그것은 과연 엄청난 비용과 시간을 들일 만큼 가치 있는 것이었는가? 힉스의 발견이 우주 만물의 형태와 본질을 파악하는 데 단서를 제공할 것인가?

『힉스, 신의 입자 속으로』는 인류의 영원한 수수께끼로 남을 뻔했던 ‘힉스입자’의 발명과 발견의 연대기를 담은 역작이다. 과학 커뮤니케이터란 독특한 이력으로 과학을 일반인에게 쉽고 재미있게 전달하며 과학의 대중화에 앞장서온 저자 짐 배것은 이 책에서 우리가 왜 힉스의 발견에 주목해야 하는지, 힉스는 왜 발견되어야만 했는지, 수많은 과학자들과 실험가들이 힉스에 대한 궁금증을 해결하기 위해 얼마나 피나는 노력을 해왔는지 등의 이야기를 한편의 소설처럼 쉽고 재미있게 풀어냈다. 무엇보다 물리학 전반에 대한 저자의 폭넓은 식견과 재치 넘치는 스토리텔링은 물리학이 어렵고 따분하다고 생각했던 일반 독자들에게 물리학의 발전 과정을 한눈에 들여다보는 재미를 느끼게 해줄 것이다. 짐 배것의 탁월한 통찰과 과학에 대한 학문적 열정이 빛나는 이 책은 힉스가 발명되고 발견되기까지의 과정과 그 순간순간들 뒤에 숨은 과학 이야기 속으로 우리를 안내한다.

책머리에
서문
프롤로그 : 형태와 본질
PART 1 발명
1. 논리적 사고
- 독일의 수학자 에미 뇌터, 자연의 대칭과 보존법칙 사이의 심오한 관계를 발견하다

2. 궁색한 변명
- 전닝 양과 로버트 밀스가 강한 핵력을 서술하는 양자장이론을 구축하여 볼프강 파울리의 심기를 불편하게 만들다.

3. 아무도 이해하지 못한 이론
- 머리 겔만이 기묘도와 팔정도를 발견하고 셸던 글래쇼가 양-밀스 장이론을 약한 핵력에 적용했으나 학계의 관심을 끌지 못하다.

4. 옳은 아이디어를 틀린 문제에 적용하다
- 머리 겔만과 조지 츠바이크가 쿼크의 개념을 도입하고, 스티븐 와인버그와 압두스 살람이 힉스 메커니즘을 이용하여 W입자와 Z입자에 질량을 부여하다.

5. 제가 할 수 있습니다
- 헤라르뒤스 토프트가 양-밀스 장이론의 재규격화 가능성을 증명하고, 머리 겔만과 하랄트 프리치가 쿼크의 색에 기초한 강력이론을 개발하다.

PART 2 발견
6. 교류중성흐름
- 양성자와 중성자의 내부구조가 밝혀지고, 약전자기이론에서 예견되었던 약중성흐름이 발견된 직후 취소되었다가 다시 극적으로 발견되다.

7. 그건 W입자가 확실해!
- 양자색역학이 체계를 갖추고 이론에서 예견된 W입자와 Z입자, 그리고 맵시쿼크가 발견되다.

8. 완전한 몰입
- 로널드 레이건 대통령이 초전도 초충돌기 제작에 힘을 실어주었으나, 6년 후 미국의회가 프로젝트를 철회하다. 그 결과 텍사스주에는 커다란 구멍만 남게 되다.

9. 환상적인 순간
- 힉스보존의 물리학적 의미를 영국 정치인들이 알아들을 수 있는 언어로 설명하다. CERN에서는 힉스입자의 흔적이 발견되고, LHC가 드디어 가동에 들어갔다가 심각한 고장을 일으키다.

10. 셰익스피어의 질문
- LHC가 모든 사람들(린던 에번스는 제외!)의 기대 이상으로 막강한 위력을 발휘하여 1년 치 데이터를 몇 달 만에 만들어내고, 힉스입자는 숨을 자리를 잃다.

에필로그 : 질량의 해석
맺음말
옮긴이의 글
미주
용어해설
참고문헌
찾아보기

짐 배것

21세기 최대 과학혁명인 힉스의 발견이 우주 만물의 비밀을 밝혀내다!
프랑스, 네덜란드, 스웨덴, 일본, 중국 등 전 세계에 번역되어
힉스 발견과 발명의 가치와 의미를 짚어준 교양과학 필독서.

1.
“우리는 과연 신의 뜻을 알 수 있을까?”
21세기 최대 과학혁명인 신의 입자, 힉스 속으로

《힉스, 신의 입자 속으로》는 인류의 영원한 수수께끼로 남을 뻔했던 ‘힉스입자’의 발명과 발견의 연대기를 담은 역작이다. 과학 커뮤니케이터란 독특한 이력으로 과학을 일반인에게 쉽고 재미있게 전달하며 과학의 대중화에 앞장서온 저자 짐 배것은 이 책에서 우리가 왜 힉스의 발견에 주목해야 하는지, 힉스는 왜 발견되어야만 했는지, 수많은 과학자들과 실험가들이 힉스에 대한 궁금증을 해결하기 위해 얼마나 피나는 노력을 해왔는지 등의 이야기를 한편의 소설처럼 쉽고 재미있게 풀어냈다. 무엇보다 물리학 전반에 대한 저자의 폭넓은 식견과 재치 넘치는 스토리텔링은 물리학이 어렵고 따분하다고 생각했던 일반 독자들에게 물리학의 발전 과정을 한눈에 들여다보는 재미를 느끼게 해줄 것이다. 짐 배것의 탁월한 통찰과 과학에 대한 학문적 열정이 빛나는 이 책은 힉스가 발명되고 발견되기까지의 과정과 그 순간순간들 뒤에 숨은 과학 이야기 속으로 우리를 안내한다.
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2
“신의 입자, 힉스는 정말 존재하는 것인가?”
힉스의 발견과 입증, 미지의 영역에 도전한 과학자들

이 세상은 무엇으로 어떻게 만들어졌을까? 우리 인간은 언제부터 이 질문에 궁금증을 가져왔던 것일까? 인류가 논리적 사고를 시작한 후로, 이런 식의 질문은 우리의 지성을 끊임없이 자극해왔다. 기원전 5세기경, 시칠리아의 철학자 엠페도클레스는 모든 물질이 4개의 기본요소로 이루어져 있다고 주장했다. 이와 비슷한 시기에 레우키포스는 이 세상이 눈에 보이지 않을 정도로 작으면서 절대 파괴되지 않는 입자, 즉 원자와 빈 공간으로 이루어져 있다고 주장했고, 한 세기 후 플라톤은 4가지 기본원소들이 원자로 이루어져 있다는 새로운 이론을 제시했다.
이런 인간의 호기심은 2,500년이 넘는 시간 동안 해결되지 못한 채 이어져왔다. 아인슈타인, 볼프강 파울리, 리처드 파인만 등 19세기 물리학자들과 프랑수와 앙글레르, 피터 힉스를 비롯한 현대의 물리학자들까지, 시공간을 초월한 수많은 과학자들이 세상의 모든 물질을 구성하는 최소단위가 무엇인지, 자연의 근본원리를 밝혀내기 위해 추측하고 실험하는 과정을 끊임없이 반복했다. 그렇다면 인류는 과연 질문에 대한 해답을 얻었을까? 오랜 세월 힉스의 과학적 증명을 기다려왔던 과학계는 마침내 환호했고, 2013년 피터 힉스는 프랑수아 앙글레르와 함께 힉스의 존재를 예견하고, 힉스 메커니즘을 개발한 공으로 노벨물리학상을 수상하였다.
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3
“이 세상은 무엇으로 이루어져 있는가?”
인류 최대 난제를 해결하기 위한 물리학 최고 지성들의 위대한 지적 탐험기

지구와 세계, 더 나아가 우주에 대한 인간의 끝없는 궁금증은 모든 입자와 그들 사이의 힘을 설명하기 위해 ‘표준모형’이라는 이론을 만들어냈다. 하지만 시간이 지나면서 과학자들은 입자물리학의 성전인 표준모형조차 결국엔 심각한 결함을 갖고 탄생한 이론임을 인지하게 되었다. 이 오류를 해결하는 방법은 오직 단 하나, 힉스입자를 직접 발견하는 것뿐이었다. 그러나 피터 힉스와 프랑수아 앙글레르 등 물리학자들이 힉스가 존재한다는 가설을 제안한 지 40년이 넘도록 힉스입자는 발견되지 않았다. 그 후 2012년 7월 4일에 개최된 학회에서 CERN의 물리학자들은 힉스입자에 ‘부합되는’ 입자가 발견되었음을 선언했고, 2013년 10월 4일 힉스입자의 발견을 공식적으로 선포하였다. 표준모형을 뛰어넘어 새로운 물리학의 세계로 인류를 인도한 것이다.
《힉스, 신의 입자 속으로》는 힉스가 무엇이고, 어떻게 발견되었는가를 단순히 나열하고 설명하는 책이 아니다. 저자는 힉스가 발견되기 전까지 막대한 시간과 비용에도 불구하고 이렇다 할 결과를 보여주지 못한 과학자들의 회의감, 입자물리학의 발전이 커다란 위기에 봉착하는 과정 등을 아주 자세히 서술함으로써, 오늘날 과학자들이 이룬 업적이라는 것이 거대한 전통 속에서 가장 최근에 내딛은 한 걸음에 불과하다는 사실을 알게 해줄 것이다.


▶ 유령 같은 사냥감 힉스를 잡기 위해 멀고도 험한 길을 달려온 물리학자들! 그들의 파란만장한 탐험 이야기를 간결하고 명쾌하게 한 권에 모두 담아냈다. _〈네이처〉

▶ 《힉스, 신의 입자 속으로》는 피터 힉스의 업적을 일목요연하게 조명하고 있다. 과묵하기로 유명한 피터 힉스도 이 책의 진가를 분명히 인정할 것이다. _〈뉴 사이언티스트〉

▶ 반드시 읽어봐야 할 교양과학 필독서! 수십 년 동안 논쟁의 대상이었다가 최근 들어 결론이 내려진 물리학 개념을 체계적으로 자세히 설명해놓았다. ‘신의 입자’ 힉스의 이론적 배경과 그것을 찾아내려는 물리학자들의 실패와 좌절, 성공담이 흥미진진하게 펼쳐진다. _〈샌프란시스코 북리뷰〉