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재밌어서 밤새읽는 소립자 이야기 ㅣ 재밌밤 시리즈
다케우치 카오루 지음, 조민정 옮김, 정성헌 감수 / 더숲 / 2015년 12월
평점 :
대학원에서 소립자와 우주를 전공한 다케우치 가오루의 이 책은 <<무섭지만 재밌어서 밤새읽는 과학이야기>>의 속편이기도 하다. 과학 전문 작가로 대중들을 위해 이해하기 쉽게 풀어나가는 전문 과학 주제를 다루며 그 내용의 난해함과 어려움으로 흥미가 반감되지 않도록 유머러스한 삽화까지 곁들여져 이해를 돕는다.
소립자 물리학이란 물질의 근원을 밝히는 학문으로 소립자 물리학을 아는 것은 곧 미래를 아는 것이라고 소개를 한다. 이 책은 소립자에 관한 가장 기본지식에서부터 최근의 다양한 소립자 연구 분야에 이르기까지 이해하기 쉽게 쓴 책이라고 설명하고 있으나 2013년에 출고가 된 서적이어서 그 내용이 2016년 현재의 상황을 감안하여 읽어야하는 부분이 있다.
물리의 세계란 먼저 이론적으로 예측을 한 이후에 실험을 통해서 그 이론의 예측이 옳은지 틀린지 증명을 하게 되고 증명이 된다면 이 시점에서 '발견'이라는 성과를 거두게 되는 시스템이 통용되어진다. '소립자에 질량을 부여하는 입자'가 힉스입자라고 추정을 했었고 2013년 10월 4일에 유럽입자물리연구소에서 힉스입자 존재를 확인했다고 공식선언 뉴스가 있었다. 1964년 영국 물리학자 피터힉스에 의해 '소립자에 질량을 부여하는 물질이 있는 것은 아닐까?'하는 예측이 있었는데 유럽입자물리연구소에서 고가의 실험시설을 이용하여 1조분의 1초 이하에서 붕괴도어 버리는 힉스입자의 존재를 찾아내는 실험에서 성과를 보고한것이다.
1장의 소립자 이야기 내용이 어렵다면 인터넷상에서 소립자 17가지의 정체를 상세히 소개해주는 동영상 강의를 들어보는 것도 좋은 방법이 될 것이다.
2장에서는 초끈이론에 관련된 내용의 소개가 전개된다. 초끈이론을 이해하기엔 다소 상상력에 한계를 느끼지 않을 수 없는 내용이기도 하다. 소립자 단계까지 세계를 나누어 분해해가면 물질의 개성이 사라져버리게 되는데 블랙홀도 마찬가지여서 별이 초신성 폭발을 한 수 시공에 뚫리는 구멍이 소립자처럼 질량, 스핀, 전하의 세 가지 성질 밖에 남지 않는다고 설명하고 있다.
양자자은 디지털장이며 소립자의 본질은 양자장이라고 한다. 에너지가 양자장의 어느 한 점에 집중되면 그 속에 작은 디지털 파동이 생기는데 이것이 소립자이다.
전자는 지구 주위를 공전하는 달처럼 원자핵의 주위를 돌고 있는 것이 아니다. 전자에는 불확정성이 있어서 실제로는 전자가 도는 곳이 어딘지 확실하지 않기때문에 어디에 있는지는 아무도 모른다. 하지만 우리는 이미 수업시간에 교과서에 소개된 삽화를 통해서 원자행의 동그란 원형 주위로 위성처럼 그려진 전자의 그림에 익숙해져있다. 진실을 알면 알수록 흥미롭긴 하지만 점점 더 머릿속이 복잡해진다.
초끈이론이 정확하다면 평행우주 가설도 실재한다.
초끈이론을 머릿속에서 구체화된 상상으로 그 이미지를 그려내기란 정말 어려운 일이다. 다케우치 가오루 역시 이해를 돕는 열쇠는 바로 '단순함'에 있다고 피력하며 '구체적인 물질'로 받아들이려하지 말것을 조언한다. 어떠한 추상적인 개념이라고 생각하면 훨씬 소립자 이야기를 재미있게 읽어 나갈 수 있다.
소립자 물리학은 상상하는데 의의가 있으며 이론쟁이가 공상을 펼치지 않으면 실험쟁이는 '그것'을 밝혀 낼 수 없는 구조. 하지만 그 상상조차 어려운 우리들을 위해서는 다케우치 가오루와 같은 전문적인 지식을 대중화 시키는 공헌자가 존재한다.
평소에 '초끈이론'이나 '평행우주'에 관해 관심이 있는 독자라면 재미있게 풀어쓴 쿼크에서 부터 차근차근 이 내용을 읽어나가면 좋을 것 같다.