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사라진 중성미자를 찾아서 
박인규 ㅣ 계단
  • 정가
18,000원
  • 판매가
16,200원 (10% ↓, 1,800원 ↓)
  • 발행일
2022년 06월 10일
  • 페이지수/크기/무게
304page/145*215*23/595g
  • ISBN
9788998243180/8998243180
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  • 상세정보
  • 사라진 중성미자가 남긴 수수께끼, 중성미자의 발견은 시작에 불과했다 가까스로 찾아낸 중성미자가 감쪽같이 사라져 버렸다 이 책은 유령입자라는 이름으로 탄생한 중성미자가 원자로의 방사선을 통해 그 모습을 드러내면서 시작한다. 중성미자가 세상에 존재하게 되면서 별의 탄생과 진화의 동력이 밝혀졌고, 우주를 구성하는 기본 입자와 힘들의 정체가 하나씩 드러났다. 있어도 없는 듯한 중성미자를 찾아내고, 알다가도 모를 듯한 중성미자의 성질을 밝혀내는 과정은 수수께끼의 연속이었다. 그러나 어쩌다 찾아낸 중성미자의 흔적은 새로운 우주를 열어 주었다. 입자를 부수는 약력이 태어났고, 수십억 년을 밝게 빛나는 태양의 원리가 밝혀졌고, 이제 반물질과 암흑물질의 정체가 드러날 것으로 기대되고 있다. 중성미자에는 여전히 감춰진 비밀이 많다. 일본과 미국을 비롯한 전 세계 각국은 엄청난 예산을 쏟아 부어 거대한 실험 장치를 건설하고 있다. 왜 이렇게 뛰어난 과학자들이 많은 돈을 들여 중성미자를 연구하는 걸까? 무엇을 알고 싶어하고, 어떤 방법으로 그것을 찾고 있을까? 그리고 우리는 무엇을 하고 있을까?
  • 하나의 유령이 우주를 떠돌고 있다. 하나이면서 곧 셋인 이들은 ‘트리니티(삼위일체)'다. 우리 눈에는 보이지 않지만, 이들은 우주 구석구석 어디에나 존재한다. 20세기 초 균형을 맞추려는 인간의 강박적 상상은 절박한 해결책(desperate remedy)을 만들었고, 이들은 인간이 상상할 수 있는 가장 작은 존재로 우리 앞에 모습을 드러냈다. - 유령에서 입자로, 중성미자를 찾는 사람들 중성미자의 발견은 예언의 실현이었다. 이 책은 중성미자가 세상에 태어난지 60주년을 기념하는 박수 소리에서 시작한다. 중성미자의 탄생에는 반짝이는 영감과 정교한 실험 외에 한 가지 요소가 더 필요했다. 아이의 탄생에 열달의 시간이 따라야 하듯, 유령에서 입자가 되는데도 오랜 기다림이 필요했다. 그날의 환호는 중성미자의 생일을 축하는 것이면서 동시에 중도에 포기하지 않고 중성미자에 일생을 바친 과학자의 노고를 기리는 것이기도 했다. 책의 처음이기도 한 이 장면은 이 책의 특징을 잘 보여 준다. 이 책은 중성미자가 존재할 것이라는 예언과 탄생, 중성미자의 종잡을 수 없는 특성을 밝히면서 알게된 놀라운 사실을 주로 다루지만, 그만큼 아니 그이상 중성미자라는 존재를 있게 한 많은 과학자의 삶과 죽음, 기발함과 끈질김, 명예와 안타까움을 전달하려고 노력한다. 이 책의 앞쪽에 있는 중성미자와 관련된 주요 인물을 보다 보면, 누구나 동의하는 ‘핵물리학의 아버지(어니스트 러더퍼드)’, ‘중성미자의 아버지(볼프강 파울리)’, ‘약력의 아버지(엔리코 페르미)’도 있지만, 우리에게 낯선 사람도 꽤 등장한다. 기발한 아이디어로 중성미자 연구의 씨앗을 뿌린 브루노 폰테코르보, 핵심 아이디어를 내놓고 정부와 사회를 설득해 예산을 확보하고 거대한 실험 장치를 구축해 실제 실험을 구현한 도쓰카 요지와 허버트 첸 같은 사람이 바로 그들이다. 조금만 더 오래 살았다면 아마도 이들 역시 노벨상 수상의 영광을 누려 우리들의 기억에 남았을 지도 모른다. 중성미자의 발견이 예언과 예언을 실현하려는 모험담이라면, 중성미자의 정체를 알아가는 과정은 애써 만든 이론을 지도 삼아 떠났지만 예상과 다른 실험 결과를 얻은 과학자들이 문제를 풀기 위해 도전하는 추리물이다. 이론이 틀렸는지 실험이 맞았는지 분명히 말할 수 없을 때, 혼란이 시작됐다. 바로 이 혼돈을 질서로 바꾸려는, "사라진 중성미자"를 찾으려는 사람들이 등장한다. 뉴스에서 이미지로 가끔 볼 수 있었던 카미오칸데와 서드베리관측소다. 그리고 몇년 후 이들이 "사라진 중성미자"를 찾아내자 세상은 노벨상으로 그 공을 인정해 주었다. 중성미자 연구의 업적 대부분은 노벨상을 받았다. 현재 진행 중인 수많은 중성미자 연구도 결과만 제대로 나오면 교과서를 새로 쓰고 노벨상을 받을 만하다고 알려져 있다. 우리도 지켜만 보고 있지는 않다. 오히려 그 대열에 적극 함께 하고 있다. 일본과 유럽, 미국보다 시작은 늦었지만, 빠르게 세계가 주목하는 실험 결과를 내놓고 있다. “사라진 중성미자(missing neutrino)”가 왜 사라졌는지, 그리고 어떻게 찾아낼 수 있었는지 그 과정을 함께 따라가다 보면, 이런 감탄사가 절로 나온다. ”아니, 진짜 이게 가능하다고", "정말 대단하네, 어떻게 이걸 찾아 냈지.” 바로 과학책 읽는 진짜 재미의 향연이 여기에 있다. 이름만 무수히 들었던 입자의 표준모형, 물질을 구성하는 쿼크와 렙톤, 각종 입자와 힘을 구분하는 3개의 세대 구분과 같은 기본 지식들도 중성미자를 소개하는데 꼭 필요한 만큼 들어 있다. 많이 아는 사람이 꼭 잘 전달하는 게 아니라는 건 중고등학교만 졸업하면 누구나 ...
  • 글을 시작하며 이 책의 주요 등장인물 | 1부 | 간신히 찾아내다 1장 생일 축하해요, 중성미자! - 미스터리의 베타붕괴 - 에너지 보존은 잘못된 믿음이었나 - 새로운 입자가 필요하다 - 유령입자의 탄생 2장 세상을 지배하는 네 개의 힘 - 눈에 보이는 세상을 만드는 힘 작은 세상을 만드는 전자기력 | 큰 세상을 만드는 중력 - 눈에 보이지 않는 세상을 움직이는 힘 핵자를 묶는 강력 | 입자를 깨는 약력 - 약력의 탄생 페르미 상호작용 | 약력의 현대적 해석 | 입자와 힘, 그리고 표준모형 3장 모습을 드러낸 중성미자 - 스파이로 불렸던 천재 불가능을 꿈꾸었던 과학자 | 공산주의자라는 꼬리표 | 그는 정말 스파이였을까 - 기다림의 시작 원자로에서 쏟아져 나오는 중성미자 | 중성미자를 찾아낼 기막힌 방법 | 값싼 드라이클리닝 세제를 이용해 보자 | 이제 공은 한가한 신임 연구원에게 - 원자탄을 터트려라 원자탄은 중성미자 폭탄 | 원자탄이냐 원자로냐, 꿩 대신 닭으로 | 역베타붕괴를 찾아서 - 고스트 버스터즈 유령입자 탐험대 | 마침내 유령을 찾아내다 | 2부 | 감쪽같이 사라졌다 4장 중성미자는 태양에서도 나온다 - 태양의 엄청난 에너지 ...
  • 집으로 돌아오는 길에 여러 생각이 머릿속에서 떠나질 않았다. “오늘 한 이야기는 수박 겉핥기였어.” “중성미자의 역사부터 짚었어야 했는데….” “표준모형에 대한 설명을 너무 대충 했네.” “검출기를 왜 그렇게 크게 만들어야 하는지도 재미있는 부분인데….” “아뿔싸, 중성미자로 천문학의 새 시대가 열렸다는 중요한 얘기를 빼먹었네….” 이런저런 후회 섞인 생각을 하면서 버스에서 내릴 때 떠오른 답은 한가지였다. 기자들에게 미처 하지 못한 이야기를 이참에 글로 한번 써 보자는 다짐이었다. _9~10쪽 독자들은 나에게는 손님이고, 손님은 물건이 맘에 안 들면 언제든 떠날 수 있다. 그래서 욕심을 버렸다. 손님들이 가져갈 수 있는 이야기만 다루기로 마음먹었다. 결국 중성미자에 대한 이론적 배경이나 지금까지 수행돼 온 수많은 실험 결과들의 백과사전식 나열, 현재 진행 중이거나 앞으로 연구될 주제를 빠짐없이 설명하는 것은 되도록 하지 않기로 했다. 대신 중성미자가 나오게 된 역사적 배경과 발견까지의 과정, 2002년과 2015년 노벨상 수상과 관련된 업적 이야기, 현재 진행 중이거나 앞으로 진행될 중요한 실험 몇 가지를 핵심만 뽑아 독자에게 전달하기로 했다. _11~12쪽 전자가 어떨 때는 작은 에너지를 가져 느린 속도로 튀어나오고, 어떨 때는 큰 에너지를 가져 빠른 속도로 튀어나오고 있었다. 그 후 1914년 제임스 채드윅이 전자의 에너지를 정밀하게 측정하여 베타선의 운동 에너지가 연속적인 분포를 갖는다는 것을 최종 확인하였다. 이체 문제로 방사선 붕괴를 설명하려던 물리학자들에게 베타입자는 도무지 설명이 안 되는 행동을 하고 있던 것이었다. 물리학자들은 대혼란에 빠졌다. 발표된 실험 결과들을 정리해 보면 베타붕괴에서는 에너지 보존 법칙이 성립하지 않는 것처럼 보였다. _35쪽 핵 속에 전자가 들어 있다는 생각은 얼마 지나지 않아 물리적이지 않다는 것이 밝혀졌다. 왜냐하면 불확정성의 원리에 따라 전자와 같이 가벼운 입자는 핵과 같이 작은 공간에 갇혀 있을 수 없다는 것이 자명하기 때문이었다. 하이젠베르크의 불확정성 원리에 따르면 위치의 불확정도와 운동량의 불확정도의 곱은 항상 플랑크 상수보다 커야 한다. 전자를 핵 속에 가둬 놓는다는 말은 바로 위치의 불확정도를 핵의 크기인 1펨토미터(10^-15) 정도로 작게 가져가는 것이 되고, 이는 곧 운동량의 불확정도가 매우 커지게 된다는 것을 뜻한다. 전자가 1펨토미터로 움직인다고 할 때, 운동량의 불확정도를 바탕으로 전자의 속도를 계산해 보면, 초속 1.1×10^11미터 이상으로 초속 3×10^8미터의 광속을 넘게 된다. 즉, 전자를 아주 좁은 공간에 가두어 두려고 시도하는 순간, 전자는 빛보다 빠르게 그 위치를 벗어난다는 양자역학적인 결론에 도달한다. 결국 핵 안에는 전자가 존재할 수 없다는 말이다. 다른 말로, 만약 전자가 핵 안에 있다면 매우 큰 운동량을 갖게 되는데, 이는 전자가 핵 안에서 안정적인 상태로 있을 수 없다는 사실을 말해 준다. 따라서 핵 속에는 양성자와 전자가 결합된 상태가 아니라, 양성자와 질량은 같고 전하가 중성인 새로운 입자가 존재할 것이란 생각이 퍼져 있었다. 그리고 파울리는 베타붕괴 때 전자와 함께 동반하여 발생하는 가상의 중성 입자를 중성자라 불렀던 것이다. _39쪽 그럼 약력과 강력은 우리 일상에 어떤 영향을 미칠까? 결론부터 이야기하면, 강력은 원자 속에 들어 있는 핵 안에서만 존재하는 힘이니 일상에서 강력을 느낄 방법은 없다. 핵자들이 아주 좁은 공간에 서로 다닥다닥 붙어 있는 것으로 미루어 핵자들 사이 에 분명 강력한 접착제 같은 힘이 ...
  • 박인규 [저]
  • 대표작으로 『사라진 중성미자를 찾아서』 등이 있다.
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