머리말

대부분의 경우 입자물리학 (혹은 고에너지 물리학)은 대학교 4학년 때 배우는 과목이다. 이 과목을 맡아 강의하면서 느낀 것은 학생들이 개념들을 생소해하고 또한 강의하는 입장에도 어려움을 느끼고, 내용을 깊게 나가거나 심화학습을 할 수 없는 이유 중의 하나가, 이와 관련된 부분을 4학년까지 올라오면서 제대로 배울 기회가 없었거나 있었다고 해도 주마간산 격으로 지나왔기 때문이다. 즉, 입자물리학에 대한 내용은 1학년의 경우 일반물리학 책의 제일 마지막 부분에 있어, 거의 배우지 않는다. 혹은 배우더라도 기말 고사 전에 한 두시간 정도 잠깐만 다루고 여기서 그친다. 2학년으로 오면 현대 물리학에서도 주로 뒷부분에 소개 되어 있어, 특별한 관심이나 따로 공부하지 않으면 그냥 지나가는 부분이다. 또한 책 내용도 그 결과가 어떻게 나왔는지에 대한 설명이 부족해 막상 학생들에게 문제를 주고 풀어보라고 하면 무엇부터 해야 하는지를 잘 모를 때가 많다. 따라서 강의할 때 4학년 본 수업을 하기 전에 1-2학년 때 나온 쉬운 개념부터 다시 설명해야 하는 경우가 많았다.

따라서 이 책을 쓴 이유 중의 하나는 입자물리학 (고에너지 물리학)에 관심이 있는 학생들을 위해 기초부터 하나하나 따라가고 많은 문제들을 직접 접해 봄으로써 올바른 개념을 갖고 실력을 키우게 함이다. 그래서 이 책의 수준은 양자역자 역학 지식을 가진 학부 3-4학년 수준이라면 누구든지 따라 올 수 있게 하였고, 점점 심화학습도 가능하게 만들려고 노력했다. 또한, 많은 학생들이 (입자)물리학이 어렵다고 느끼는 것은 여러 공식과 수식 계산으로만 받아들여 일단 수식이 들어 있으면 겁부터 먹고 어려워한다. 그래서 주위에 보면 수식을 사용하지 않고 물리학을 개념과 직관적으로 설명하려고 하는 책들도 눈에 띈다. 이 방법의 경우 여러 가지를 생각할 수 있고 통찰 할 수 있는 능력을 갖춘 학생들에게는 좋은 방법일 것이다. 하지만 훈련이 안 된 학생들의 경우에는 무슨 말을 하는지 더욱더 어렵게 다가올 것이 분명하다.

예를 들어, 클레오파트라의 아름다움에 대해 그림을 그려보시오라는 문제를 주었다고 하자. 그럼 학생마다 자신의 색깔로 코의 형태는 어떻고, 키는 얼마, 눈동자는 무슨 색, 머리카락의 형태는 이렇고 등으로 설명하고 그림을 그리려고 할 것이다. 하지만, 듣고 있는 사람입장에서 보면, 사람마다 미의 기준이 다르기 때문에 그런 설명이 크게 다가오지 않을 것이다. 따라서 가장 좋은 방법 중의 하나는 만약 타임머신이 있다고 하면, 가서 한 번 직접 보는 것이 최고일 것이다. 따라서 어떤 주어진 물리적 상황을 우회하려고 하지 말고, 정확히 파악하고 그 상황을 수식을 사용해서 나타내면서 풀 수 있고, 그것을 물리적으로 바르게 해석할 수 있는 능력이 갖추어져, 올바르고 정확한 이미지를 그릴 수 있고 가질 수 있다면 (입자) 물리학이 쉽게 다가 올 것이다. 따라서 이런 작은 소망을 가지고 이 책을 만들었다.

2013년 1월 1일
전남대에서 저자