청소년을 위한 교양 물리학: 입자물리학

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 06월 12일 출간

작품소개

책소개

우리가 보고 만지는 모든 물질은 눈에 보이지 않는 극미세한 입자들로 이루어져 있습니다. 원자보다도 훨씬 작은 세계에서 벌어지는 현상들은 일상의 상식을 뛰어넘는 신비로운 규칙들로 가득합니다. 쿼크와 렙톤이라는 기본 입자들이 만들어내는 물질의 구조, 네 가지 기본 상호작용이 우주 전체를 지배하는 방식, 그리고 힉스 입자가 모든 물질에 질량을 부여하는 메커니즘까지. 입자물리학은 우리 주변의 평범해 보이는 현실 뒤에 숨겨진 자연의 가장 근본적인 비밀들을 드러내는 학문입니다.

20세기 초 방사능의 발견으로 시작된 입자물리학은 한 세기 만에 놀라운 발전을 이루었습니다. 러더퍼드의 금박 실험에서 원자핵을 발견한 것부터 대형강입자가속기에서 힉스 입자를 찾아낸 것까지, 과학자들은 물질의 가장 기본적인 구성 요소를 찾기 위해 끊임없이 탐구해왔습니다. 표준모형이라는 입자들의 완벽한 분류 체계가 완성되었고, 양자장론과 페인만 다이어그램 같은 혁신적인 이론 도구들이 개발되어 복잡한 입자 상호작용을 정확히 예측할 수 있게 되었습니다. 이 모든 발견들은 국제적인 협력과 첨단 기술의 결합으로 이루어낸 인류 지성의 승리입니다.

입자물리학의 발견들은 실험실을 벗어나 우리 생활 곳곳에 스며들어 있습니다. 병원에서 사용하는 PET 스캔은 반물질을 이용한 진단 기술이고, 반도체 기술의 핵심인 양자 터널링 효과는 현대 전자제품의 기반이 됩니다. 더 나아가 입자물리학은 우주론과 만나 빅뱅 직후의 극초기 우주 상태를 설명하고, 암흑물질과 암흑에너지라는 우주의 새로운 구성 요소들을 발견하게 했습니다. 태양에서 일어나는 핵융합 반응을 이해하고, 별의 진화 과정을 설명하며, 우주 전체의 원소 분포까지 예측할 수 있게 된 것입니다.

이 책은 복잡하고 추상적으로 느껴질 수 있는 입자물리학의 모든 핵심 개념들을 중학생도 이해할 수 있도록 구체적인 사례와 친근한 비유로 설명합니다. 어려운 수식 대신 물리 현상의 본질에 집중하여, 쿼크의 색깔 전하부터 CP 대칭성 위반, 통일장 이론까지 현대 물리학의 최전선을 차근차근 안내합니다. 각 챕터는 독립적으로도 읽을 수 있지만 전체적으로는 원자에서 우주까지 이어지는 하나의 큰 그림을 완성합니다. 과학에 관심 있는 청소년부터 입자물리학의 기초를 다시 정리하고 싶은 성인까지, 누구나 자연의 가장 깊은 비밀을 탐험하는 지적 모험을 경험할 수 있을 것입니다.

목차

1. 입자물리학의 신비한 세계
2. 원자 속 작은 우주 이야기
3. 쿼크, 물질의 진정한 주인
4. 렙톤 가족의 특별한 성질
5. 자연의 네 가지 힘
6. 표준모형, 입자의 지도
7. 대칭성과 보존의 법칙
8. 양자장론의 신비한 세계
9. 페인만 다이어그램의 마법
10. 강한 상호작용과 색깔 전하
11. 약한 상호작용과 방사능
12. 전자기 상호작용의 비밀
13. 힉스 입자와 질량의 기원
14. 물질과 반물질의 대결
15. 중성미자, 우주의 은밀한 메신저
16. 방사능과 입자 붕괴
17. 입자 가속기와 검출기
18. 입자 충돌 실험의 예술
19. CP 대칭성 위반의 미스터리
20. 우주론과 입자물리학의 만남
21. 암흑물질과 암흑에너지
22. 약전자기 통일 이론
23. 양자 터널링 효과
24. 통일장 이론의 꿈

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.