바벨탑의 힉스 사냥꾼

책을 시작하며 … 7
프롤로그: 발견 … 13

1장 표준 모형과 힉스 입자 … 21
힘과 입자의 쌍쌍 파티 23 / 입자 사냥꾼의 출발점: 자기력과 광자 25 / 입자 사냥꾼들의 두 번째 사냥감: 강력과 글루온 32 / 입자 물리학의 영토 확장: 약력과 W, Z 보손 36 / 사실 가장 먼저 나왔고, 가장 간단했던 모형 43 / 게이지 불변의 법칙 44 / 가장 아름다운 이론이요 표준 모형의 수학 47 / 오소고날군과 유니타리군 50 / 통일장 이론과 표준 모형 51 / 우리 우주의 기본 구조를 밝히는 가장 표준적인 모형 56 / 힉스 입자는 존재해야 한다 59 / 대칭의 자발적 깨짐이란? 62

2장 힉스 입자의 발견 … 67
발견의 미학 69 / 힉스의 생성과 붕괴 73 / 힉스 입자 생성의 확률 76 / 힉스 입자는 어떻게 생성되는가? 78 / 붕괴하는 힉스 입자는 흔적을 남긴다 82 / CSI보다 날카로운 힉스 입자 붕괴의 흔적 찾기 86 / 포위망을 좁혀 나가는 입자 사냥꾼들의 발견 경쟁 88 / 힉스 입자, 드디어 꼬리가 잡히다! 95 / 5 시그마라는 벽! 98 / 힉스 입자로 판명되다 104 / 물리학자 군단이 동원된 힉스 입자 사냥 108 / 2013년 노벨 물리학상의 뒷얘기 111

3장 측정은 물리학의 최종 심판관 … 115
물리학은 측정의 과학 117 / 측정의 출발점은 오차를 아는 것 118 / 볼 수 없는 것을 보는 물리학 122 / 기본 입자를 검출한다는 것 127 / 가속기라는 측정의 도구 132 / 가속기의 기본 원리 136 / 입자의 검출 138 / 입자의 운동량 검출 139 / 입자의 에너지 검출 141 / 실린더형 검출기 142 / 쿼크 사냥의 역사 144 / 마지막 톱 쿼크의 발견 149

4장 바벨탑의 사회학 … 151
물리학의 진보는 혁명인가 진화인가? 153 / 거대 과학의 등장 157 / 빌딩보다 거대한 검출기 161 / 거대 연구 집단의 탄생 164 / LHC 실험의 협동과 소통의 원리 167 / 원격 화상 회의 170 / 또 다른 원리, 경쟁 172 / 필자가 몸으로 겪은 논문 출판 경쟁 175

5장 CERN 그리고 LHC … 185
순수 기초 물리학 연구의 산실 CERN 187 / WWW의 탄생지 191 / 지상 최대의 에너지를 우주로 쏘다 194 / LHC: 세계 최강의 가속기 197 / 둘레 27킬로미터의 지하 터널 198 / 극고온, 극저온, 극초진공 200 / 양성자 빔의 가속 202 / 충돌의 기록 204 / 빅 데이터의 저장 및 전송 206 / 양성자의 정면 충돌 209 / 초당 4000만 번의 충돌 212 / The CMS, 초거대 검출기 214 / 데이터의 선별 222 / 데이터의 분석 225

6장 미래 … 229
표준 모형의 확장 231 / 불완전한 표준 모형 232 / 초대칭 모형 234 / 그 외의 간단한 확장 모형들 236 / 블랙홀이 지구를 삼킨다? 240 / 초끈 이론과 여분 차원 243 / 팽창하는 우주 247 / 우리는 오로지 4퍼센트만 알고 있다 250 / 입자 물리학과 LHC의 미래 252 / 미래형 원형 가속기 프로젝트 254 / 미래형 선형 가속기 프로젝트 258

에필로그: 새로운 탐색의 여정 … 261
후주 … 264 / 참고 문헌 … 269 / 찾아보기 … 273 / 도판 저작권 … 278