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우리 과학자가 들려주는 힉스 입자 이야기『바벨탑의 힉스 사냥꾼』. 2012년 스웨덴 노벨상 위원회에 의해 노벨 물리학상 후보 추천 위원으로 위촉되기도 했던 김동희 교수의 신작인 이 책은 힉스 입자의 발견에 관하?여 소개한 책이다. CERN과 LHC가 현재 얼마나 큰 야심과 지번을 가지고 새로운 준비를 하고 있는지, 그리고 그 준비를 하기까지 어떤 역정을 거쳐 왔는지를 살펴볼 수 있는 기회를 제공한다. 현대 물리학계의 최전선에서 어떤 일들이 벌어지고 있으며, 그리고 최고 수준의 과학자들이 어떤 식으로 경쟁하며 새로운 과학적 성과들을 추출해 내고 있는지, 그리고 이것을 가능케 하는 과학 연구 문화 전반이 어떻게 진화해 가고 있는지를 생생하게 보여준다. 이 책을 통해 독자들은 힉스 입자의 물리학적, 역사적 배경을 이해하는 것은 물론, 발견에 이르기까지의 과정에 대해 윤곽을 잡을 수 있을 것이다.

책을 시작하며 … 7
프롤로그: 발견 … 13

1장 표준 모형과 힉스 입자 … 21
힘과 입자의 쌍쌍 파티 23 / 입자 사냥꾼의 출발점: 자기력과 광자 25 / 입자 사냥꾼들의 두 번째 사냥감: 강력과 글루온 32 / 입자 물리학의 영토 확장: 약력과 W, Z 보손 36 / 사실 가장 먼저 나왔고, 가장 간단했던 모형 43 / 게이지 불변의 법칙 44 / 가장 아름다운 이론이요 표준 모형의 수학 47 / 오소고날군과 유니타리군 50 / 통일장 이론과 표준 모형 51 / 우리 우주의 기본 구조를 밝히는 가장 표준적인 모형 56 / 힉스 입자는 존재해야 한다 59 / 대칭의 자발적 깨짐이란? 62

2장 힉스 입자의 발견 … 67
발견의 미학 69 / 힉스의 생성과 붕괴 73 / 힉스 입자 생성의 확률 76 / 힉스 입자는 어떻게 생성되는가? 78 / 붕괴하는 힉스 입자는 흔적을 남긴다 82 / CSI보다 날카로운 힉스 입자 붕괴의 흔적 찾기 86 / 포위망을 좁혀 나가는 입자 사냥꾼들의 발견 경쟁 88 / 힉스 입자, 드디어 꼬리가 잡히다! 95 / 5 시그마라는 벽! 98 / 힉스 입자로 판명되다 104 / 물리학자 군단이 동원된 힉스 입자 사냥 108 / 2013년 노벨 물리학상의 뒷얘기 111

3장 측정은 물리학의 최종 심판관 … 115
물리학은 측정의 과학 117 / 측정의 출발점은 오차를 아는 것 118 / 볼 수 없는 것을 보는 물리학 122 / 기본 입자를 검출한다는 것 127 / 가속기라는 측정의 도구 132 / 가속기의 기본 원리 136 / 입자의 검출 138 / 입자의 운동량 검출 139 / 입자의 에너지 검출 141 / 실린더형 검출기 142 / 쿼크 사냥의 역사 144 / 마지막 톱 쿼크의 발견 149

4장 바벨탑의 사회학 … 151
물리학의 진보는 혁명인가 진화인가? 153 / 거대 과학의 등장 157 / 빌딩보다 거대한 검출기 161 / 거대 연구 집단의 탄생 164 / LHC 실험의 협동과 소통의 원리 167 / 원격 화상 회의 170 / 또 다른 원리, 경쟁 172 / 필자가 몸으로 겪은 논문 출판 경쟁 175

5장 CERN 그리고 LHC … 185
순수 기초 물리학 연구의 산실 CERN 187 / WWW의 탄생지 191 / 지상 최대의 에너지를 우주로 쏘다 194 / LHC: 세계 최강의 가속기 197 / 둘레 27킬로미터의 지하 터널 198 / 극고온, 극저온, 극초진공 200 / 양성자 빔의 가속 202 / 충돌의 기록 204 / 빅 데이터의 저장 및 전송 206 / 양성자의 정면 충돌 209 / 초당 4000만 번의 충돌 212 / The CMS, 초거대 검출기 214 / 데이터의 선별 222 / 데이터의 분석 225

6장 미래 … 229
표준 모형의 확장 231 / 불완전한 표준 모형 232 / 초대칭 모형 234 / 그 외의 간단한 확장 모형들 236 / 블랙홀이 지구를 삼킨다? 240 / 초끈 이론과 여분 차원 243 / 팽창하는 우주 247 / 우리는 오로지 4퍼센트만 알고 있다 250 / 입자 물리학과 LHC의 미래 252 / 미래형 원형 가속기 프로젝트 254 / 미래형 선형 가속기 프로젝트 258

에필로그: 새로운 탐색의 여정 … 261
후주 … 264 / 참고 문헌 … 269 / 찾아보기 … 273 / 도판 저작권 … 278