반물질의 세계 - 또 하나의 우주를 탐구 (히로세 다치시게, 2019)

책소개
우리들의 상식이나 직감적인 이해를 넘어서는 현대 물리학에서는 당연하다고 생각하는 경우가 얼마든지 있다. 반물질 역시 이러한 경우의 하나라 할 것이다. 이 책에서 설명하는 반물질이란, 결코 추상적이며 비과학적인 개념은 아니다. 그것은 물질과 동일하게 과학적으로 이해할 수 있는 실체이다. 현대 물리학에서는 물질이 있으면 반물질도 있다고 생각하는 것이 매우 자연적인 발상인 것이다.

이 책은 극미의 세계와 대우주를 무대로 하여 필자가 관계하고 있는 실험 이야기를 통해 반물질을 고찰한 결과물이다. 전문가가 아닌 사람도 알기 쉽도록 설명하고자 했으나 매우 전문적인 내용도 설명되어 있어 폭넓은 독자층에게 흥미로운 책이 될 것이다.

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목차
차례
머리말
1장 물질 소멸의 에너지
서기 2100년
소멸 에너지
우주 물리학 연구소
폭발하는 우주
물질과 반물질을 구분하는 기준
불가사의한 상자

2장 물질이란 무엇인가?
물질의 내부
파동으로 물체를 관찰한다
미시의 세계
자연계의 대칭성
최초의 반입자
또 하나의 반입자
반세계의 창조
소립자를 조종하는 힘
소립자의 종족
빛의 구름
덧없는 수명

3장 충돌하는 소립자
충돌하는 소립자
물질은 보존된다
소립자를 가속한다
양성자 싱크로트론
쥐라산맥의 기슭
지하 50m
더 높은 에너지를
퐁뒤의 맛
반물질을 생성

4장 소립자의 내부
극대와 극소
공명 상태
기묘한 소립자
소립자의 분류
쿼크의 탐색
밀폐된 쿼크
불가사의한 끈
쿼크와 경입자
매혹과 미의 쿼크
쿼크의 향기와 색깔

5장 우주 속의 반물질
우주의 달력
우주의 대폭발
적열 지옥
처음 100만 분의 1초
힘의 통일
대통일 이론
살아남는 입자
어떤 상상
분리되는 반입자
라이덴프로스트의 벽

6장 반물질의 탐색
날아온 반물체
쌍소멸
살아남는 소립자
에너지의 분배
여러 가지 정보
다시 한 번 소립자와 우주

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출판사 제공 책소개

반물질의 세계는 어디에 있는가?
우리들의 상식이나 직감적인 이해를 넘어서는 현대 물리학에서는 당연하다고 생각하는 경우가 얼마든지 있다. 반물질 역시 이러한 경우의 하나라 할 것이다. 이 책에서 설명하는 반물질이란, 결코 추상적이며 비과학적인 개념은 아니다. 그것은 물질과 동일하게 과학적으로 이해할 수 있는 실체이다. 현대 물리학에서는 물질이 있으면 반물질도 있다고 생각하는 것이 매우 자연적인 발상인 것이다.

 

이 책은 극미의 세계와 대우주를 무대로 하여 필자가 관계하고 있는 실험 이야기를 통해 반물질을 고찰한 결과물이다. 전문가가 아닌 사람도 알기 쉽도록 설명하고자 했으나 매우 전문적인 내용도 설명되어 있어 폭넓은 독자층에게 흥미로운 책이 될 것이다.

어떤 사람은 말할지 모른다. ‘반물질이 그렇게 과학적으로 명확한 것이라면, 내 눈 앞에 가져다가 보여 달라. 오른손에 물질을, 왼손에 반물질을 얹어 놓고 두 개를 상세히 비교하고 싶다’라고. 참으로 당연한 의견이다. 자연 과학은 실증의 학문이다. 반물질이 관측할 수 없는 것이라고 하면 누구도 그 존재를 인정하지 않을 것이다.

 

그렇지만 이 책에서도 ‘반물질을 눈앞에 가지고 오라’고 하는 앞에서 말한 요구를 완전히 만족시킬 수는 없는 것이다. 그러나 이 요구에 대해서 전혀 할 수 없는가 하면 그렇지는 않다. 반물질을 만들고 있는 소재를 사진으로 찍어 보여줄 수 있는 것이다. 이 책에는 그러한 사진이 소개되어 있다. 반물질의 소재가 존재한다는 것은 거의 의심할 여지가 없는 사실로 인정되고 있다. 그 소재를 모으면 반물질이 이루어진다고 생각하는 것도 매우 논리적이며 과학적인 발상이라 할 수 있다. 목재나 못이 있으면, 그것을 사용하여 작은 집을 만들 수 있다는 것과 같은 이치다. 물론 그것에는 적당한 도구와 그것을 만드는 기술이 전제로 되어 있지만.

 

이러한 의문들을 한마디로 설명하기는 어렵다. 그것은 이 문제가 ‘물질의 궁극상(窮極像)’과 ‘우주의 기원’이라는 두 개와 커다란 문제와 관계되어 있기 때문이다. 이 책을 통해 현대 물리학이 안고 있는 최첨단의 과제에 한발짝 다가가는 계기가 되기 바란다.