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우주에 존재하는 모든 물질의 구성과 구성 원리를 이해하기 쉬운 블록을 이용해 그림으로 설명한다. 너무 어려워 도무지 이해하기 어려웠던 입자물리학의 세계. 직관적인 블록을 이용해 우주의 물질을 만들어보는 독특하고 흥미로운 탐험으로 이제 입자물리학의 세계를 이해하자. 쿼크, 전자, 뮤온 등 물질을 구성하는 12개의 기본 입자와 그들 사이의 힘을 매개하는 입자들을 각기 다른 블록으로 표현해 조합해보며 어떻게 원자와 물질이 만들어지는지 살펴본다. 입자물리학의 세계에 빠져든 이후, 꾸준히 디자이너, 화가, 일러스트레이터와 함께 대중에게 물리학을 알려온 벤 스틸 박사가 빅뱅부터 힉스 보손, 더 나아가 양자물리학까지 이 모든 이야기를 독특한 시각적 모형으로 담아냈다. 어려운 입자물리학, 이제 그림으로 이해하자.

입자물리학은, 극단적으로 질문은 쉽고 대답은 어려운 분야다. 질문은 "세상은 무엇으로 만들어졌나?"라는 누구나 쉽게 할 수 있는 물음이지만, 대답은 물리학의 깊은 이해와 고도의 수학을 함께 필요로 하기 때문이다. 이 책은 장난감 블록을 이용해서 직관적이고 이해하기 쉬운 대답을 하려고 시도한다. 그러면서도 매우 내용은 철저하고 자세하다. 입자물리학에 관심이 있는 사람이라면 읽어 보기를 권한다.
- 이강영 경상대학교 물리교육과 교수, 《불멸의 원자》, 《스핀》의 저자

‘모두’를 위한 입자물리학 개론서
직관적이고 이해하기 쉬운 블록 모형으로
난해한 입자물리학을 알기 쉽게 설명한다

고대 그리스의 철학자 데모크리토스는 모든 물질을 계속 쪼개다 보면 결국 더 이상 쪼개지지 않는 입자가 나타날 것으로 생각했고, 이를 ‘나눌 수 없다’라는 뜻인 고대 그리스어 ‘atomos’에 착안해 ‘원자atom’라고 불렀다. 이후 물리학의 발전은 원자가 이름과 달리 더 작은 입자로 나뉜다는 사실을 밝혀냈다. 하지만 안타깝게도 물리학이 발전하면 할수록 어려운 수식과 추상적인 용어로 입자물리학은 대중과 멀어졌다.

《블록으로 설명하는 입자물리학》은 원자와 아원자의 세계를 이해하고자 하는 모든 사람을 위한 책이다. 우리는 복잡한 개념을 이해하고 설명할 때 종종 나름의 유추와 모형을 사용한다. 특히 일상적인 경험으로는 이해하기 힘든 추상적인 과학 개념의 경우 더욱 그렇다. 과학커뮤니케이션 분야의 전문가인 실험물리학자 벤 스틸은 이 책에서 직관적인 플라스틱 블록 모형을 이용해 흥미롭고 매력적인 아원자 세계를 유추한다. 물론 플라스틱 블록의 유추로 모든 것을 완벽하게 설명할 수는 없지만, 모두에게 우주의 가장 작은 미시세계를 선명하게 그려볼 기회를 제공한다.

벤 스틸은 책에서 중성자, 렙톤, 쿼크와 같은 12개의 기본 입자에 각각의 색을 가진 블록을 대응시키고, 이 블록들을 조립하면서 기본 입자들이 어떻게 상호작용하고 조합하는지를 설명한다. 또한 이 과정에서 블록과 블록이 결합하는 조립 규칙을 설명하면서 1960~1970년대에 본격적으로 발전하기 시작한 입자물리학의 표준모형에 대한 이해를 제공한다. 이를 통해 그는 독자들에게 현대 입자물리학에 대한 뚜렷한 그림을 제공한다. 독자들은 입자물리학의 표준모형을 이해함으로써 우주가 어떻게 탄생하고 무엇으로 구성되어 있는지 더 깊은 이해에 도달하게 될 것이다.

또한 이 과정에서 독자들은 “입자가속기의 원리는 무엇인가?”, “왜 입자물리학에서 대칭이 중요한가?”, “반물질이란 무엇인가?”, “중력이나 전자기력과 달리 친숙하지 않은 강력과 약력이란 무엇인가?”, “암흑물질이란 무엇인가?”, “끈 이론이란 무엇인가?”, “현대 입자물리학의 한계는 무엇인가?” 등과 같은 입자물리학과 관련된 평소에 궁금했던 여러 질문을 해소할 수 있을 것이다.

들어가는 글
구성 블록과 구성 규칙
우주의 탄생
전자기와 양자전기역학
강력과 양자색역학
약력과 대칭의 붕괴
대칭 깨짐과 질량
유령 입자의 문제들
대칭 위반
남아 있는 문제들
찾아보기
감사의 말