힉스, 신의 입자 속으로

책머리에
서문
프롤로그 : 형태와 본질

PART 1 발명
1. 논리적 사고
- 독일의 수학자 에미 뇌터, 자연의 대칭과 보존법칙 사이의 심오한 관계를 발견하다.
2. 궁색한 변명
- 전닝 양과 로버트 밀스가 강한 핵력을 서술하는 양자장이론을 구축하여 볼프강 파울리의 심기를 불편하게 만들다.
3. 아무도 이해하지 못한 이론
- 머리 겔만이 기묘도와 팔정도를 발견하고 셸던 글래쇼가 양-밀스 장이론을 약한 핵력에 적용했으나 학계의 관심을 끌지 못하다.
4. 옳은 아이디어를 틀린 문제에 적용하다
- 머리 겔만과 조지 츠바이크가 쿼크의 개념을 도입하고, 스티븐 와인버그와 압두스 살람이 힉스 메커니즘을 이용하여 W입자와 Z입자에 질량을 부여하다.
5. 제가 할 수 있습니다
- 헤라르뒤스 토프트가 양-밀스 장이론의 재규격화 가능성을 증명하고, 머리 겔만과 하랄트 프리치가 쿼크의 색에 기초한 강력이론을 개발하다.

PART 2 발견
6. 교류중성흐름
- 양성자와 중성자의 내부구조가 밝혀지고, 약전자기이론에서 예견되었던 약중성흐름이 발견된 직후 취소되었다가 다시 극적으로 발견되다.
7. 그건 W입자가 확실해!
- 양자색역학이 체계를 갖추고 이론에서 예견된 W입자와 Z입자, 그리고 맵시쿼크가 발견되다.
8. 완전한 몰입
- 로널드 레이건 대통령이 초전도 초충돌기 제작에 힘을 실어주었으나, 6년 후 미국의회가 프로젝트를 철회하다. 그 결과 텍사스주에는 커다란 구멍만 남게 되다.
9. 환상적인 순간
- 힉스보존의 물리학적 의미를 영국 정치인들이 알아들을 수 있는 언어로 설명하다. CERN에서는 힉스입자의 흔적이 발견되고, LHC가 드디어 가동에 들어갔다가 심각한 고장을 일으키다.
10. 셰익스피어의 질문
- LHC가 모든 사람들(린던 에번스는 제외!)의 기대 이상으로 막강한 위력을 발휘하여 1년 치 데이터를 몇 달 만에 만들어내고, 힉스입자는 숨을 자리를 잃다.

에필로그 : 질량의 해석
맺음말
옮긴이의 글
미주
용어해설
참고문헌
찾아보기

새로운 입자들이 줄줄이 발견되면서 물리학자들은 새 이름을 붙이는 데에도 적지 않은 애를 먹었다. 메존은 나중에 뮤메존으로 바뀌었다가 뮤온이라는 이름으로 정착되었고, 새로 발견된 입자에는 파이메존이라는 이름이 붙여졌다. 그 후 우주선 입자를 감지하는 기술이 개선됨에 따라 새로운 입자가 봇물 터지듯 쏟아져 나왔다. (…) 연일 쏟아지는 입자목록에 물리학자들은 암기력의 한계를 느낄 정도였다. 언젠가 페르미는 강의 도중에 한 학생이 입자의 종류에 대해 묻자 이렇게 대답했다고 한다. “이봐, 학생. 내가 그 긴 목록을 다 외울 수 있다면 물리학자가 아니라 식물학자가 되었을 걸세.
_<3장 아무도 이해하지 못한 이론>

물론 힉스 메커니즘이 처음부터 쉽게 수용된 것은 아니다. 피터 힉스는 자신의 논문을 1964년 7월에 <피직스 레터스>라는 학술지에 제출했다가 심사위원에게서 게재불가 판정을 받았다. 그로부터 몇 년 후, 힉스는 당시의 일을 회상하며 다음과 같이 적어놓았다. “당시 나는 입자물리학에서 매우 중요한 사실을 발견했다고 자부하고 있었기에, 심사위원에게서 게재불가 판정을 받고 몹시 분개했다. 1964년 8월 한 달 동안 CERN을 방문했던 나의 동료 스콰이어스는 심사위원들이 내 이론의 핵심을 제대로 이해하지 못했을 것이라며 위로해주었지만 분노는 쉽게 가라앉지 않았다.”
_<4장 옳은 아이디어를 틀린 문제에 적용하다>

2,000명이 넘는 물리학자들이 SSC에 자신의 미래를 걸었다. 이들은 휴직을 하거나 다니던 직장을 아예 그만두고 프로젝트에 합류하기 위해 웍서해치 주변으로 속속 모여들었다. SSC를 잘 모르는 외부 사람들에게는 이 모든 것이 위험한 도박처럼 보였을 것이다. 연구실은 공사 중이고 지하에서는 가속기는커녕 굴착기가 이제 막 터널을 뚫고 있는데 사람들은 구름 떼처럼 모여들고 있었다. 그런데 공사를 시작한 지 얼마 지나지 않아 불길한 징조가 나타나기 시작했다. (…) 거대과학을 에워싼 잡음들이 곳곳에서 들려오기 시작했다.
_<8장 완전한 몰입>