과학 공학
원자와 소립자
노준호
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- 소장
- 10,000 ⓒ
| 듣기기능 | 미지원 | 파일정보 | |
|---|---|---|---|
| 총 용량 | 1.6 MB | 이용기기 | |
| ISBN | 9791124896884 | ||
책 소개
우리가 만지는 책상과 스마트폰, 공기와 물, 그리고 우리의 몸까지 세상의 모든 물질은 무엇으로 이루어져 있을까.
이 단순한 질문은 2천 년이 넘는 시간 동안 인류를 사로잡아 왔다. 고대 그리스의 철학자들은 물질의 가장 작은 단위를 상상했고, 돌턴은 원자론을 근대적인 과학 이론으로 발전시켰다. 그러나 원자는 끝이 아니었다. 전자가 발견되고 원자핵이 모습을 드러내면서, 우리가 더 이상 쪼갤 수 없다고 생각했던 원자 안에도 새로운 세계가 존재한다는 사실이 밝혀졌다.
『원자와 소립자』는 바로 이 질문을 따라가는 책이다.
원자에서 원자핵으로, 양성자와 중성자에서 쿼크로, 그리고 전자와 중성미자 같은 렙톤과 힘을 전달하는 보손의 세계까지 물질을 이루는 구조를 단계적으로 살펴본다. 이어 표준모형과 힉스 입자, CERN과 거대한 입자가속기를 거쳐 빅뱅과 반물질, 별과 인간의 세계까지 시선을 확장한다.
특히 이 책은 원자를 단순히 작은 행성계처럼 바라보는 데서 멈추지 않는다. 보어의 원자모형에서 출발해 전자의 파동-입자 이중성, 하이젠베르크의 불확정성 원리, 슈뢰딩거의 파동함수와 전자구름으로 이어지는 양자세계의 변화를 함께 따라간다. 이를 통해 우리가 익숙하게 생각해 온 ‘입자’라는 개념이 미시세계에서 어떻게 흔들리는지를 보여준다.
그리고 질문은 다시 우주를 향한다.
소립자는 실험실 안에만 존재하는 대상이 아니다. 빅뱅 초기의 우주에서 입자들이 어떻게 존재했으며, 원자가 어떻게 만들어지고, 그 흔적이 오늘날의 우주배경복사로 어떻게 남아 있는지를 살펴보면서 미시세계와 거시세계가 하나의 연결된 이야기임을 보여준다.
또한 입자물리학의 연구가 순수한 호기심에만 머물지 않았다는 점도 살펴본다. 전자와 원자에 대한 이해는 오늘날의 디지털 문명으로 이어졌고, 입자가속기 기술은 반도체 제조, 의료기기 살균, 신약 및 신소재 연구 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
하지만 이 책은 여기에서 결론을 내리지 않는다.
표준모형은 지금까지 발견된 입자와 상호작용을 설명하는 정교한 이론이지만, 여전히 설명되지 않은 질문들이 남아 있다. 더 작은 구조가 존재하는가. 암흑물질의 정체는 무엇인가. 우리가 알고 있는 물질과 우주의 모습은 정말 모든 것인가.
『원자와 소립자』는 가장 작은 세계를 향한 인류의 탐구가 어디에서 시작되었고, 어디까지 도달했으며, 아직 어떤 질문이 남아 있는지를 하나의 긴 여정으로 정리한다.
물질에서 원자로, 원자에서 소립자로, 소립자에서 우주로.
가장 작은 세계를 이해하려는 질문은 결국 우리가 살고 있는 가장 큰 세계를 이해하는 질문으로 돌아온다.
이 단순한 질문은 2천 년이 넘는 시간 동안 인류를 사로잡아 왔다. 고대 그리스의 철학자들은 물질의 가장 작은 단위를 상상했고, 돌턴은 원자론을 근대적인 과학 이론으로 발전시켰다. 그러나 원자는 끝이 아니었다. 전자가 발견되고 원자핵이 모습을 드러내면서, 우리가 더 이상 쪼갤 수 없다고 생각했던 원자 안에도 새로운 세계가 존재한다는 사실이 밝혀졌다.
『원자와 소립자』는 바로 이 질문을 따라가는 책이다.
원자에서 원자핵으로, 양성자와 중성자에서 쿼크로, 그리고 전자와 중성미자 같은 렙톤과 힘을 전달하는 보손의 세계까지 물질을 이루는 구조를 단계적으로 살펴본다. 이어 표준모형과 힉스 입자, CERN과 거대한 입자가속기를 거쳐 빅뱅과 반물질, 별과 인간의 세계까지 시선을 확장한다.
특히 이 책은 원자를 단순히 작은 행성계처럼 바라보는 데서 멈추지 않는다. 보어의 원자모형에서 출발해 전자의 파동-입자 이중성, 하이젠베르크의 불확정성 원리, 슈뢰딩거의 파동함수와 전자구름으로 이어지는 양자세계의 변화를 함께 따라간다. 이를 통해 우리가 익숙하게 생각해 온 ‘입자’라는 개념이 미시세계에서 어떻게 흔들리는지를 보여준다.
그리고 질문은 다시 우주를 향한다.
소립자는 실험실 안에만 존재하는 대상이 아니다. 빅뱅 초기의 우주에서 입자들이 어떻게 존재했으며, 원자가 어떻게 만들어지고, 그 흔적이 오늘날의 우주배경복사로 어떻게 남아 있는지를 살펴보면서 미시세계와 거시세계가 하나의 연결된 이야기임을 보여준다.
또한 입자물리학의 연구가 순수한 호기심에만 머물지 않았다는 점도 살펴본다. 전자와 원자에 대한 이해는 오늘날의 디지털 문명으로 이어졌고, 입자가속기 기술은 반도체 제조, 의료기기 살균, 신약 및 신소재 연구 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
하지만 이 책은 여기에서 결론을 내리지 않는다.
표준모형은 지금까지 발견된 입자와 상호작용을 설명하는 정교한 이론이지만, 여전히 설명되지 않은 질문들이 남아 있다. 더 작은 구조가 존재하는가. 암흑물질의 정체는 무엇인가. 우리가 알고 있는 물질과 우주의 모습은 정말 모든 것인가.
『원자와 소립자』는 가장 작은 세계를 향한 인류의 탐구가 어디에서 시작되었고, 어디까지 도달했으며, 아직 어떤 질문이 남아 있는지를 하나의 긴 여정으로 정리한다.
물질에서 원자로, 원자에서 소립자로, 소립자에서 우주로.
가장 작은 세계를 이해하려는 질문은 결국 우리가 살고 있는 가장 큰 세계를 이해하는 질문으로 돌아온다.
목차
프롤로그
물질을 끝없이 쪼개면 무엇이 남는가
1부. 원자를 발견하다
1장. 모든 것은 무엇으로 이루어져 있는가
2장. 돌턴과 근대적 원자론
3장. 원자는 정말 가장 작은 것인가
4장. 원자핵을 발견하다
2부. 원자에서 양자세계로
5장. 보어의 원자
6장. 전자는 입자인가 파동인가
7장. 불확정성의 세계
8장. 원자를 설명하는 새로운 언어
3부. 원자핵의 비밀
9장. 원자핵 속에는 무엇이 있는가
10장. 방사능과 원자핵
11장. 핵분열과 핵융합
12장. 질량은 어디에서 오는가
4부. 양성자와 중성자도 기본입자가 아니다
13장. 양성자와 중성자를 쪼개다
14장. 쿼크의 등장
15장. 양성자는 무엇으로 이루어져 있는가
16장. 중성자도 들여다보다
5부. 소립자의 세계
17장. 렙톤 — 전자의 가족
18장. 중성미자 — 거의 아무것도 막을 수 없는 입자
19장. 보손 — 힘을 전달하는 입자
20장. 네 가지 기본 상호작용
6부. 표준모형
21장. 표준모형이라는 지도
22장. 힉스 입자
23장. CERN과 거대한 입자가속기
24장. 표준모형이 설명하지 못하는 것
7부. 입자에서 우주로
25장. 빅뱅과 소립자
26장. 반물질
27장. 소립자와 별
28장. 소립자와 인간
8부. 아직 발견하지 못한 세계
29장. 더 작은 것이 존재하는가
30장. 표준모형 너머
31장. 암흑물질의 정체
32장. 우리는 우주의 모든 것을 알고 있는가
에필로그
가장 작은 세계에서 가장 큰 우주까지
부록
부록 A. 소립자 한눈에 보기
부록 B. 표준모형 입자표
부록 C. 주요 입자 발견 연대표
부록 D. 주요 과학자와 발견
부록 E. 입자물리학 핵심 용어 100
부록 F. 질량·에너지·전하 단위 이해하기
물질을 끝없이 쪼개면 무엇이 남는가
1부. 원자를 발견하다
1장. 모든 것은 무엇으로 이루어져 있는가
2장. 돌턴과 근대적 원자론
3장. 원자는 정말 가장 작은 것인가
4장. 원자핵을 발견하다
2부. 원자에서 양자세계로
5장. 보어의 원자
6장. 전자는 입자인가 파동인가
7장. 불확정성의 세계
8장. 원자를 설명하는 새로운 언어
3부. 원자핵의 비밀
9장. 원자핵 속에는 무엇이 있는가
10장. 방사능과 원자핵
11장. 핵분열과 핵융합
12장. 질량은 어디에서 오는가
4부. 양성자와 중성자도 기본입자가 아니다
13장. 양성자와 중성자를 쪼개다
14장. 쿼크의 등장
15장. 양성자는 무엇으로 이루어져 있는가
16장. 중성자도 들여다보다
5부. 소립자의 세계
17장. 렙톤 — 전자의 가족
18장. 중성미자 — 거의 아무것도 막을 수 없는 입자
19장. 보손 — 힘을 전달하는 입자
20장. 네 가지 기본 상호작용
6부. 표준모형
21장. 표준모형이라는 지도
22장. 힉스 입자
23장. CERN과 거대한 입자가속기
24장. 표준모형이 설명하지 못하는 것
7부. 입자에서 우주로
25장. 빅뱅과 소립자
26장. 반물질
27장. 소립자와 별
28장. 소립자와 인간
8부. 아직 발견하지 못한 세계
29장. 더 작은 것이 존재하는가
30장. 표준모형 너머
31장. 암흑물질의 정체
32장. 우리는 우주의 모든 것을 알고 있는가
에필로그
가장 작은 세계에서 가장 큰 우주까지
부록
부록 A. 소립자 한눈에 보기
부록 B. 표준모형 입자표
부록 C. 주요 입자 발견 연대표
부록 D. 주요 과학자와 발견
부록 E. 입자물리학 핵심 용어 100
부록 F. 질량·에너지·전하 단위 이해하기