세 개의 쿼크
강력의 본질, 양자색역학은 어떻게 태어났는가
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9788998243326
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| Publication Date | 2024/10/15 |
| Pages/Weight/Size | 143*215*30mm |
| ISBN | 9788998243326 |
| Categories | 자연과학 |
Description
20세기를 지나며 물질의 기본 입자가 원자에서 쿼크로 바뀌었다
우리는 쿼크를 어떻게 알게 됐을까
그리고 쿼크에 대해 무엇을 알고 있을까
쿼크를 양성자나 중성자, 혹은 전자처럼 따로 떼어낼 수 있을까?
전자 두 개를 가까이 가져가면 서로 밀쳐 내는데, 쿼크 두 개를 가까이 가져가면 그들도 서로 밀쳐 낼까?
쿼크가 셋 모이면 양성자, 둘 모이면 중간자가 되는데, 쿼크 하나, 아니 쿼크 넷, 쿼크 다섯이 모인 입자는 없을까?
유카와 히데키가 강한 핵력을 도입하고 엔리코 페르미가 약한 핵력을 정립하자, 느닷없이 설명할 수 없는 낯선 입자가 나타났다. 입자는 계속 발견되었다. 물질의 기본 입자가 원자라는 말이 무색해졌다. 양성자, 중성자, 전자 말고도 수백 개의 갖가지 입자가 모습을 드러냈다. 바닷가 모래사장에서 조개 껍질을 줍는 아이처럼, 입자들을 하나씩 나눠 보았다. 분명 있을 것만 같은 규칙이 잘 보이지 않았다.
새로운 물리에는 새로운 수학이 필요했다. 대칭의 원리로 입자들을 배열하자 어렴풋하던 규칙이 선명해졌다. 머리 겔만은 쿼크라는 입자를 이 세상에 등장시켰다. 게이지 이론으로 입자의 성질과 행동을 하나둘 설명할 수 있었지만, 여전히 쿼크는 수학적 존재일뿐이었다. 더 큰 가속기가 나오고, 새로운 검출기가 만들어졌다. 양자역학과 전자기학이 한데 묶이고, 약력과 전자기력이 하나로 합쳐졌다. 이제 강력의 차례였다. 양성자에 아주 빠른 전자를 충돌시켜 양성자의 깊은 곳을 들여다 보았다. 쿼크의 존재가 사실로 입증되었다. 가속기와 충돌기에서 쿼크 제트와 글루온 제트를 관찰했다. 결정적 실험은 결과도 직관적이고 아름다웠다. 쿼크와 글루온은 결국 물질의 근본 입자로 인정받았다. 강력의 본질은 양자색역학이었다.
우리는 쿼크를 어떻게 알게 됐을까
그리고 쿼크에 대해 무엇을 알고 있을까
쿼크를 양성자나 중성자, 혹은 전자처럼 따로 떼어낼 수 있을까?
전자 두 개를 가까이 가져가면 서로 밀쳐 내는데, 쿼크 두 개를 가까이 가져가면 그들도 서로 밀쳐 낼까?
쿼크가 셋 모이면 양성자, 둘 모이면 중간자가 되는데, 쿼크 하나, 아니 쿼크 넷, 쿼크 다섯이 모인 입자는 없을까?
유카와 히데키가 강한 핵력을 도입하고 엔리코 페르미가 약한 핵력을 정립하자, 느닷없이 설명할 수 없는 낯선 입자가 나타났다. 입자는 계속 발견되었다. 물질의 기본 입자가 원자라는 말이 무색해졌다. 양성자, 중성자, 전자 말고도 수백 개의 갖가지 입자가 모습을 드러냈다. 바닷가 모래사장에서 조개 껍질을 줍는 아이처럼, 입자들을 하나씩 나눠 보았다. 분명 있을 것만 같은 규칙이 잘 보이지 않았다.
새로운 물리에는 새로운 수학이 필요했다. 대칭의 원리로 입자들을 배열하자 어렴풋하던 규칙이 선명해졌다. 머리 겔만은 쿼크라는 입자를 이 세상에 등장시켰다. 게이지 이론으로 입자의 성질과 행동을 하나둘 설명할 수 있었지만, 여전히 쿼크는 수학적 존재일뿐이었다. 더 큰 가속기가 나오고, 새로운 검출기가 만들어졌다. 양자역학과 전자기학이 한데 묶이고, 약력과 전자기력이 하나로 합쳐졌다. 이제 강력의 차례였다. 양성자에 아주 빠른 전자를 충돌시켜 양성자의 깊은 곳을 들여다 보았다. 쿼크의 존재가 사실로 입증되었다. 가속기와 충돌기에서 쿼크 제트와 글루온 제트를 관찰했다. 결정적 실험은 결과도 직관적이고 아름다웠다. 쿼크와 글루온은 결국 물질의 근본 입자로 인정받았다. 강력의 본질은 양자색역학이었다.
Contents
0장 프롤로그
트리스탄과 이졸데의 전설 / 진정한 아토모스
1장 낯선 입자들
두 명의 영국인 / 낯선 입자의 발견 / 계속 발견되는 새로운 입자들
입자물리학의 탄생 / 가속기의 출현 / 혼돈의 시작
2장 가속기의 시대
어니스트 로런스 / 롤프 비데뢰 / 사이클로트론
(박스) 가속기로 무엇을 할 것인가
싱크로사이클로트론 / 선형 가속기 / 예산 확보를 위한 치열한 경쟁
유럽 입자물리 연구소 / 교류 기울기 싱크로트론 / 거대과학의 문을 열다
3장 머리가 다섯 달린 괴물
물리학을 시작하다 / 빅터 바이스코프 / 첫 논문 / 시카고 생활
4장 암흑 속에서
아브라함 파이스 / 이론물리학을 배운다는 것 / 나치 치하의 유대인 / 아이소스핀 대칭성
고등과학원 세미나 / 홀짝 이론과 동반 생성 / 기묘도 / 반목이 싹트다
5장 왼손잡이 신
페르미의 베타 붕괴 이론과 약력 / 타우-세타 퍼즐 / 거울 대칭성
두 명의 중국인 / 거울 대칭성을 깬다면 / 깨어진 약력의 거울
보편적 페르미 이론 / V-A 이론 / 강력과 약력의 완성을 향하여
6장 입자들의 민주주의
캘리포니아 충성 맹세 / 서쪽에서 불어 오는 자유의 바람 / 거품상자 / 루이스 앨버레즈
공명 입자 / 계속 발견되는 공명 입자 / 제프리 추/ 입자들의 민주주의 / 사카타 쇼이치
강력과 입자들의 민주주의 / 신발 끈 이론 / 초끈 이론 / 새로운 물리학을 기다리며
7장 세 개의 쿼크
대칭성 / 팔정도를 향하여 / 팔정도 / 유발 네만 / 겔만과 네만의 만남 / 분수 전하
세 개의 쿼크 / 츠바이크와 에이스 / 입자들의 성질 보고서 / 쿼크와 배타 원리
8장 조용한 물리학자
겸손한 천재 / 양자전기역학의 재규격화 / 난부의 첫 논문 / 초전도체와 강력
자발적 대칭성 깨짐과 강력 / 난부-골드스톤 입자 / 쿼크의 색깔
9장 양성자 속으로
양성자의 자기모멘트 / 행운의 물리학자 / 새로운 섬광 계수기 / 전자 선형 가속기
양성자의 구조 / 프로젝트 M / 심층 비탄성 충돌 / 제임스 비요르켄 / 비요르켄 스케일링
파인먼의 등장 / 쪽입자 모형
10장 통일로 가는 길
쥴리언 슈윙거 / 셸던 글래쇼와 중성 벡터 입자 / 파키스탄의 별 / 스티븐 와인버그
수풀 속 뱀을 해치운 여섯 사람 / 실험의 약진 / 와인버그의 렙톤 모형
11장 돌파구
양-밀스 이론 / 집요한 펠트만 / 헤라라트 엇호프트 / 재규격화된 양-밀스 이론
게이지 장의 조절과 재규격화 / 이휘소와 전자기약론 / 중성 흐름의 발견 / 쿼크와 약력
12장 양자색역학
쪽입자의 정체 / 물리학의 사상가 / 진공이란 무엇인가 / 쿼크의 밀고 당기기
점근적 자유성과 쿼크 가둠 / 하랄트 프리치 / 쿼크와 색깔, 그리고 글루온
쿼크 갇힘과 강력의 진공 / 양자색역학의 탄생
13장 11월 혁명
R의 위기 / 네 번째 쿼크 / GIM 메커니즘 / 영원한 맞수 / 혁명의 전조
11월 혁명 / 맵시쿼크의 발견 / 강력의 근본 이론, 양자색역학
14장 절반의 성공
빌리발트 옌츠케와 독일 전자 싱크로트론 연구소 / 쿼크 제트의 생성
새로운 전자 링 가속기 PETRA / 글루온 제트의 발견 / 아직은 절반의 성공
에필로그
참고한 책과 글
찾아보기
트리스탄과 이졸데의 전설 / 진정한 아토모스
1장 낯선 입자들
두 명의 영국인 / 낯선 입자의 발견 / 계속 발견되는 새로운 입자들
입자물리학의 탄생 / 가속기의 출현 / 혼돈의 시작
2장 가속기의 시대
어니스트 로런스 / 롤프 비데뢰 / 사이클로트론
(박스) 가속기로 무엇을 할 것인가
싱크로사이클로트론 / 선형 가속기 / 예산 확보를 위한 치열한 경쟁
유럽 입자물리 연구소 / 교류 기울기 싱크로트론 / 거대과학의 문을 열다
3장 머리가 다섯 달린 괴물
물리학을 시작하다 / 빅터 바이스코프 / 첫 논문 / 시카고 생활
4장 암흑 속에서
아브라함 파이스 / 이론물리학을 배운다는 것 / 나치 치하의 유대인 / 아이소스핀 대칭성
고등과학원 세미나 / 홀짝 이론과 동반 생성 / 기묘도 / 반목이 싹트다
5장 왼손잡이 신
페르미의 베타 붕괴 이론과 약력 / 타우-세타 퍼즐 / 거울 대칭성
두 명의 중국인 / 거울 대칭성을 깬다면 / 깨어진 약력의 거울
보편적 페르미 이론 / V-A 이론 / 강력과 약력의 완성을 향하여
6장 입자들의 민주주의
캘리포니아 충성 맹세 / 서쪽에서 불어 오는 자유의 바람 / 거품상자 / 루이스 앨버레즈
공명 입자 / 계속 발견되는 공명 입자 / 제프리 추/ 입자들의 민주주의 / 사카타 쇼이치
강력과 입자들의 민주주의 / 신발 끈 이론 / 초끈 이론 / 새로운 물리학을 기다리며
7장 세 개의 쿼크
대칭성 / 팔정도를 향하여 / 팔정도 / 유발 네만 / 겔만과 네만의 만남 / 분수 전하
세 개의 쿼크 / 츠바이크와 에이스 / 입자들의 성질 보고서 / 쿼크와 배타 원리
8장 조용한 물리학자
겸손한 천재 / 양자전기역학의 재규격화 / 난부의 첫 논문 / 초전도체와 강력
자발적 대칭성 깨짐과 강력 / 난부-골드스톤 입자 / 쿼크의 색깔
9장 양성자 속으로
양성자의 자기모멘트 / 행운의 물리학자 / 새로운 섬광 계수기 / 전자 선형 가속기
양성자의 구조 / 프로젝트 M / 심층 비탄성 충돌 / 제임스 비요르켄 / 비요르켄 스케일링
파인먼의 등장 / 쪽입자 모형
10장 통일로 가는 길
쥴리언 슈윙거 / 셸던 글래쇼와 중성 벡터 입자 / 파키스탄의 별 / 스티븐 와인버그
수풀 속 뱀을 해치운 여섯 사람 / 실험의 약진 / 와인버그의 렙톤 모형
11장 돌파구
양-밀스 이론 / 집요한 펠트만 / 헤라라트 엇호프트 / 재규격화된 양-밀스 이론
게이지 장의 조절과 재규격화 / 이휘소와 전자기약론 / 중성 흐름의 발견 / 쿼크와 약력
12장 양자색역학
쪽입자의 정체 / 물리학의 사상가 / 진공이란 무엇인가 / 쿼크의 밀고 당기기
점근적 자유성과 쿼크 가둠 / 하랄트 프리치 / 쿼크와 색깔, 그리고 글루온
쿼크 갇힘과 강력의 진공 / 양자색역학의 탄생
13장 11월 혁명
R의 위기 / 네 번째 쿼크 / GIM 메커니즘 / 영원한 맞수 / 혁명의 전조
11월 혁명 / 맵시쿼크의 발견 / 강력의 근본 이론, 양자색역학
14장 절반의 성공
빌리발트 옌츠케와 독일 전자 싱크로트론 연구소 / 쿼크 제트의 생성
새로운 전자 링 가속기 PETRA / 글루온 제트의 발견 / 아직은 절반의 성공
에필로그
참고한 책과 글
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