들어가는 말
제1부 고전물리학을 허물다
1 음극선관 : X선과 전자
2 금박 실험 : 원자의 구조
3 광전 효과 : 광양자
제2부 원자 너머의 물질
4 안개상자 : 우주선과 새 입자들의 소나기
5 최초의 입자 가속기 : 원자를 쪼개다
6 사이클로트론 : 인공 방사능의 생성
7 싱크로트론 방사광 : 뜻밖의 빛이 밝혀지다
제3부 표준모형과 그 이후
8 입자물리학이 확장되다 : 신기한 공명
9 메가 검출기 : 신출귀몰 중성미자를 찾아서
10 선형 가속기 : 쿼크의 발견
11 테바트론 : 3세대 물질
12 대형 강입자 충돌기 : 힉스 보손과 그 이후
13 미래의 실험
감사의 글
주
역자 후기
인명 색인
“나의 죽음을 보았어”
원자를 넘어 입자의 세계로
우리에게 X선 촬영은 너무나 친숙하다. 그러나 우리가 우리 몸의 내부를 들여다보고 공항에서 보안 검색을 받고 거대한 물건을 분해하지 않고도 그 속을 알 수 있는 것은 모두 뢴트겐이 X선의 발견에 특허를 신청하지 않고 모든 사람에게 공개한 덕분이다. 음극선관을 연구하던 뢴트겐은 실험실에서 음극선관과 멀리 떨어진 곳에서 빛이 난다는 사실을 우연히 발견했고, 그 빛의 정체를 진정으로 몰랐기에 X선이라는 이름이 붙여졌다. X선이 발견되면서 과학자들은 원자 안에 무엇인가 다른 것이 있다는 생각을 하기 시작했다. 영국의 물리학자 톰슨은 음극선관 안에서 벌어지는 현상에 주목함으로써 최초의 아원자 입자인 전자의 존재를 확인했다. 그렇다면 수천 년간 더 이상 나눌 수 없는 물질이었던 원자의 내부 구조는 과연 어떻게 생겼을까? 어니스트 러더퍼드는 그다음 배턴을 받아서 금박에 알파 입자를 쏘는 실험을 통해 원자가 원자핵과 전자로 이루어져 있으며, 원자핵은 극히 작고 나머지는 빈 공간임을 밝혀냈다. 이로써 원자를 바라보는 관점을 영구히 바꿨을 뿐만 아니라 우주를 바라보는 관점 역시 완전히 뒤바꿨다. 다음으로는 빛의 본성을 알아내기 위한 영의 이중 슬릿 실험은 빛이 파동임을 보여주었으나, 때로 빛은 입자처럼 행동하는 듯했다. 아인슈타인은 빛이 광자라고 부르는 것으로 이루어져 있으며 광자를 통해서 광전 효과가 일어난다고 주장했다. 시카고 대학교의 로버트 밀리컨은 아인슈타인의 이론을 반박하기 위해서 12년간 진공 상태의 금속에 빛을 비추는 실험을 진행했으나, 결과는 빛이 입자라는 아인슈타인의 이론을 입증하고야 말았다. 양자역학이라는 기이하면서도 놀라운 이론을 확증한 것이다.
우주에서 쏟아지는 입자들
고에너지를 달성하기 위한 과학자들의 경쟁
방사선을 검출할 수 있는 장비인 검전기를 가지게 된 1900년대 초반, 과학자들은 검전기에서 검출되는 여분의 방사선에 주목했다. 이것들은 도대체 어디에서 오는 것일까? 그 정체를 밝
