젭토스페이스 -힉스입자를 발견한 LHC 물리학의 세계-

▣ 출판사서평

‘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.

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.

2012년 7월 4일, CERN은 힉스보손의 발견을 선언했다. 이 소식은 신문, 텔레비전, 블로그 등 모든 미디어를 통해 순식간에 전 세계로 퍼져나갔다. 이제 힉스라는 이름과 LHC는 많은 사람들에게 친숙한 용어가 되었고, 대중문화에 스며들었다. 그러나 여전히 이 발견의 의미와 진정한 결과를 이해하는 사람은 무척 드물다.
어떻게 물리학자들은 힉스보손의 존재를 추측했을까? 어떻게 LHC를 만들어서 그 실체를 증명할 생각을 했을까? 힉스보손의 발견은 새로운 입자를 하나 더 찾아낸 것 이상을 의미한다. 그 뒤에는 우주를 관장하는 물리 법칙들의 특별한 전망이 숨어 있다.
이 책은 힉스를 찾는 과학자들의 시도부터 LHC를 만들기까지, 그리고 우주의 기원에 대한 비밀을 탐구하는 물리학자들의 모험을 담고 있다. 이 여행은 물질의 내부를 깊이 탐구하려는 LHC 모험의 마지막 장면이 되지는 않을 것이다. 물리학자들이 볼 때, 힉스보손은 최초의 징후일 뿐이다. 해결되지 않은 많은 문제와 우리가 답하고 발견해야 할 많은 질문이 여전히 남아 있기 때문이다.

▣ 작가 소개

저자 : 잔 프란체스코 주디체(Gian Francesco Giudice)
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.

역 : 김명남
KAIST 화학과를 졸업하고 서울대 환경대학원에서 환경 정책을 공부했다. 인터넷 서점 알라딘 편집팀장을 지냈고, 지금은 전문 번역가로 활동하고 있다. 옮긴 책으로 『시크릿 하우스』,『이보디보』,『불편한 진실』,『특이점이 온다』,『한 권으로 읽는 브리태니커』,『버자이너 문화사』, 『식품 진단서』,『내 안의 물고기』, 『이보디보, 생명의 블랙박스를 열다』,『세상에서 가장 재미있는 진화』,『포크를 생각하다』,『우리는 모두 페미니스트가 되어야 합니다』등이 있다. 『우리 본성의 선한 천사』로 제55회 한국출판문화상 번역상을 수상했다.

▣ 주요 목차

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
9장 초대칭성 305
10장 여분 차원에서 새로운 힘으로 331
11장 현미경으로 탐사하는 우주 355

에필로그 393

용어 해설 401
주(註) 415
사진 출처 426
찾아보기 428