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암흑 물질과 암흑 에너지 상세페이지

책 소개

<암흑 물질과 암흑 에너지> 책소개가 없습니다


출판사 서평

출판사 서평









1. 출간 의의

우주에서 우리가 아는 물질은 겨우 4%이다

‘우주는 무엇으로 이루어져 있는가?’ 이런 질문을 받으면 밝게 빛나는 별과 은하, 그리고 더 나아가 성운, 먼지 등을 떠올리는 사람이 많을 것이다. 그러나 이러한 물질, 즉 맨눈이나 천체 망원경으로 볼 수 있는 물질을 모두 합해도 그 질량은 우주 전체의 겨우 4%밖에 되지 않는다. 그러면 나머지 96%는 무엇일까? 그것이 이 책의 주제인 ‘암흑 물질’과 ‘암흑 에너지’이다.
우리의 상식으로는 공을 하늘 높이 던지면 다시 땅으로 떨어져야 한다. 이것이 물리 법칙이다. 그런데 우주에서는 그 공이 계속해서 하늘로 올라가는 듯한 기묘한 일이 벌어지고 있다. 한편 은하단에서는 밖으로 튀어나갈 듯이 격렬한 운동을 해야 할 은하가 마치 무엇인가에 끌려 멈추듯이 은하단에 머물러 있다. 이런 일들은 전혀 관측되지 않으면서 중력을 미치고, 미지의 힘으로 우주를 팽창시키는 암흑 물질과 암흑 에너지가 없다면 일어날 수 없는 현상이다.
이 책에서는 아무리 좋은 망원경으로도 볼 수 없고, 그 정체도 밝혀지지 않은 암흑 물질과 암흑 에너지를 상세히 분석한다.
먼저 서문에서는 항성 및 은하에 대한 설명과 함께, 암흑 물질 및 암흑 에너지에 대한 기본 개념을 요약 설명한다.
제1장에서는 1930년대에 매우 기묘한 천문 현상이 발견되면서 검토되기 시작한 암흑 물질이란 과연 무엇인지를 정리한다. 제2장에서는 확인되지는 않지만 암흑 물질의 후보로 거론되는 것들과, 최신 검출 장치 등을 이용해서 암흑 물질을 찾아내고 인공적으로 만들려는 과학자들의 노력을 소개한다.
제3장은 암흑 에너지의 장이다. 1990년대 후반, 우주는 가속 팽창한다는 사실이 발견되면서 크게 주목되고 있는 암흑 에너지가 무엇인지를 정리한다. 제4장에서는 암흑 에너지 연구에 대한 최신 성과를 다룬다. 암흑 에너지 연구를 위해 세계 최고 수준의 카메라와 분광기 등이 장착된 망원경의 세부 성능과, 우주의 가속 팽창을 발견해서 노벨 물리학상을 받은 과학자들의 인터뷰를 통해 연구 과정에 대해서도 상세히 알아본다.
우주가 앞으로 어떻게 변해 갈지, 그 운명을 쥐고 있다고도 알려진 암흑 물질과 암흑 에너지의 실체에 대해 완전히 정리하는 계기가 될 것이다.

2. 특장

● 보이지는 않지만 분명히 중력을 미치는 암흑 물질의 정체
태양 주위를 도는 지구가 태양계 밖으로 튀어 나가지 않는 이유는 태양의 중력 때문이다. 한편 은하단 안에서 운동하는 은하도 은하 전체로부터 중력을 받기 때문에 은하단에 머물 수 있다. 그런데 은하 전체의 질량만으로는 각각의 은하를 붙잡아 둘 수 없다는 사실이 알려져 있다. 마치 태양이 없는데도 지구가 태양계 안에 계속 머무는 것과 마찬가지이다. 결국 은하단에는 은하 이외에 중력을 미치는 물질이 있다고 보아야 하며, 이것이 바로 암흑 물질이다. 보이지는 않지만 분명히 중력을 미치는 암흑 물질이란 무엇이며, 그 존재를 어떻게 확인하게 되었는지, 그리고 암흑 물질의 후보는 무엇인지를 추적한다.

● 암흑 물질을 찾아내고 인공적으로 만들려는 과학자들의 노력
암흑 물질은 원자나 그 밖의 어떠한 물질과도 거의 충돌하지 않는 성질을 가지고 있다. 또 어떤 종류의 빛(전자기파)도 방출하지 않으며, 우주 초기에 거의 속도 0이었던 움직임이 느린 ‘차가운 입자’라고 생각된다. 그동안 암흑 물질의 정체라고 생각되었던 여러 물질은 이 조건을 충족시키지 못해 후보에서 탈락되었다. 이러한 필요조건을 갖춘 암흑 물질의 후보는 무엇이며, 그것을 확인하려는 과학자들의 최신 연구 성과를 알아본다.

● 우주를 가속 팽창시키는 암흑 에너지의 정체와 진공 에너지
1929년 미국의 천문학자 에드윈 허블은 천문 관측을 통해, 우주가 팽창하고 있다는 사실을 밝혀냈다. 그 뒤 우주는 팽창하기는 하지만 그 팽창 속도는 점차 줄어드는 것으로 생각되었다. 그러나 1998년 우주는 가속 팽창하고 있다는 사실이 밝혀졌다. 이것은 공중으로 던진 공이 계속해서 위로 올라가는 현상과 마찬가지이다. 과연 이러한 에너지의 근원은 무엇일까? ‘아무 것도 없는’ 진공 상태에서 물질을 끌어당기는 인력(중력)이 아니라 척력을 미치는 이 신비한 에너지의 정체는 무엇일까?

● 물리 법칙을 거스르는 듯한 암흑 에너지의 연구 최전선
암흑 에너지는 우주 팽창의 기세를 계속 유지시키는 근원적인 힘이라고 생각된다. 따라서 우주 팽창의 역사를 알면 암흑 에너지의 분량을 추정할 수 있다. 이 작업에는 정밀한 망원경 관측이 반드시 필요하다. 첨단 관측 장비를 갖춘 망원경의 개발과 그 장비의 성능에 대해 알아본다. 또 우주가 가속 팽창하고 있다는 사실을 발견해 노벨 물리학상을 받은 과학자들의 인터뷰를 통해, 그 발견의 경위와 경쟁적으로 연구하는 과정의 여러 가지 이야기에 대해서도 소개한다.

● 그래픽 중심의 최고의 과학 단행본 ― 뉴턴 하이라이트 시리즈
과학 잡지 Newton은 과학의 핵심을 뛰어난 그래픽 중심으로 설명한다는 편집 방침 아래 기사를 제작하고 있다. ‘뉴턴 하이라이트 시리즈’는 그중에서도 독자의 호평을 받은 기사만을 선정해 새로운 형식으로 구성한 과학 단행본이다. 「상대성 이론」 「양자론」 「인체-21세기 해부학」 「주기율표」 「뇌와 마음의 구조」 「미분과 적분」 「신비한 수학의 세계」 등의 자매편들도 절찬리에 판매되고 있다.


저자 프로필


저자 소개

강금희
1950년 출생. 서울대학교 국어국문학과를 졸업 <세상을 보는 지혜>(후편), <그림으로 읽는 그림이야기>, <마오쩌둥>, <미쏠로지카>, <막스 베버의 오만과 편견>, <에코, 에고이스트>, <보통의 독자>, <니콜라테슬라 평전> 등을 비롯해 많은 외국 서적을 우리말로 옮겼다.?
이세영
1955년 출생 1982년 서울대학교 철학과(종교학 전공)를 졸업한 후 그림 보는 기쁨, 아는 즐거움》(1991), 《종교학 혹은 종교개념의 죽음》(근간), 《근대일본의 종교개념》(근간) 외에 다수의 논문을 번역하였음

목차

목차

서문
밤하늘에 보이는 것 / 항성과 은하 / 우주의 96%를 차지하는 수수께끼의 물질과 에너지 / 다이제스트 암흑 물질 / 다이제스트 암흑 에너지

제1장 암흑 물질이란 무엇인가?
우주의 미스터리 물질 / 지나치게 무거운 은하단 ①~③ / 불가사의하게 회전하는 은하 ①~③ / 천체와 전자기파 / 거의 암흑 물질 후보 : 어두운 천체(MACHO) ①~② / MACHO는 후보에서 탈락 / 과거의 암흑 물질 후보 : 원자 / 원자의 총량 / 원자는 후보에서 탈락 / 탄환 은하단 ①~② / 과거의 암흑 물질 후보 : 중성미자 / 중성미자는 후보에서 탈락 / 차가운 암흑 물질 / 뜨거운 암흑 물질

좀 더 싶다! 칼럼
* 도플러 효과를 이용해 천체의 움직임을 안다
* 우리는 어떻게 물체를 보고 있을까?
* 과거의 우주를 보고 싶으면 멀리 있는 우주를 보라!
* 최신 시뮬레이션 결과 ― 우주의 구조 형성에서 암흑 물질은 빼놓을 수 없었다

제2장 암흑 물질 연구의 최신 성과
암흑 물질의 분포 / 중력 렌즈 효과 / 암흑 물질의 필요 조건 ①~② / 암흑 물질의 가장 유력한 후보 : 뉴트럴리노 ①~② / 암흑 물질의 직접 검출에 도전 / 암흑 물질의 인공 생성에 도전 / 암흑 물질의 가장 유력한 후보 : 액시온 / 또 하나의 미스터리

제3장 암흑 에너지란 무엇인가?
우주를 가속 팽창시키는 것 / 멀어지는 은하 / 우주의 팽창 / 팽창의 패턴
우주의 가속 팽창 / 가속 팽창의 관측 ①~⑤ / 암흑 에너지의 관측 / 아인슈타인의 ‘예언’ / 암흑 에너지의 성질 ‘척력’ / 암흑 에너지의 성질 ‘밀도가 일정’ / 우주 탄생의 수수께끼와 암흑 에너지 / 암흑 에너지의 후보 ― ‘진공 에너지’ ①~② / 우주의 운명과 암흑 에너지 / 물리학의 새로운 전개

제4장 암흑 에너지 연구의 최신 성과
수수께끼 규명의 열쇠 ‘스바루 망원경’ / SuMIRe 계획

암흑 에너지 특별 인터뷰 1
솔 펄머터
우주의 가속 팽창은 물리 법칙에 근본적인 수정을 요구할 수도 있다
암흑 에너지 특별 인터뷰 2
브라이언 슈미트
라이벌의 존재가 우주의 가속 팽창이라는 대발견을 이끌었다


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