‘힉스 다음은 암흑 물질이다’ ? 우주의 빗장을 여는 열쇠

만물은 원자로 돼 있다. 하지만 원자 단위로 된 ‘만물’은 ‘우주 만물’이 아니다. 지구 같은 행성이나 별, 성간 물질 등은 우주 전체의 5%에 불과하다. 나머지 95%는 바로 암흑 물질과 암흑 에너지다. 빛과 반응하지 않아 ‘암흑’이고, 인류에게 아직 오리무중이어서 ‘암흑’이다. 한때 ‘가설’로만 존재했던 그것들의 ‘실체’ 확인에 과학자들이 본격적으로 나섰다. 힉스 입자를 발견한 유럽입자물리연구소도 다음 프로젝트로 ‘암흑 물질의 발견’을 꼽았다. 암흑 물질 발견에 성공한다면 천체의 형성 과정과 우주 팽창 등 우주론의 베일을 한꺼번에 벗겨낼 수 있을 것이다. 암흑 물질과 암흑 에너지를 찾아가는 여정은 곧 우주가 무엇으로 되어 있는지에 대한 질문이다. 암흑 물질을 규명하는 것은 우주가 어떻게 시작되었으며 은하나 별 같은 천체들이 어떤 방식으로 진화했는지의 우주 역사를 알려준다. 우주의 역사를 알아내는 것은 우주의 미래도 가늠할 수 있게 해준다. 이 책은 오랫동안 암흑 물질을 연구해 온 저자가 관련 이론과 연구 현황 및 과제 등을 흥미롭게 설명한다. 고 이휘소 박사, 김진의 교수 등 한국 과학자들의 기여와, 강원도에 설치된 암흑 물질 탐사 시설 등 국내 연구 상황도 자세히 전한다.

1 전시실 우주의 비밀을 푸는 열쇠, 암흑 물질
우주는 무엇으로 이루어졌는가 | 검고 텅 빈 공간 | 암흑 물질을 발견하다 | 은하의 암흑 물질 | 암흑 물질은 검지 않다

2 전시실 우주 팽창과 암흑 물질
왜 밤은 어두운가 | 뉴턴의 중력과 아인슈타인의 중력 | 섬 우주 | 정상 우주론과 빅뱅 우주론, 혈투를 벌이다 | 과학자들이 알아낸 우주의 역사는? | 태초의 빛 흔적: 빅뱅 이론과 우주 배경 복사 | 문제 해결의 열쇠는 ‘암흑 물질’

3 전시실 우주는 어떻게 진화했는가
우주의 크기는 시간에 따라 어떻게 변하는가 | 우리 우주는 편평하다? | 중력 렌즈 현상은 암흑 물질의 증거 | 암흑 물질 고리 | 만물의 근원은 소립자 | 깨져 버린 대칭성 | 파인만 다이어그램

4 전시실 무엇이 암흑 물질인가
어떻게 측정하는가 | 암흑 물질이 되려면 | 암흑 물질에는 어떤 것이 있나

5 전시실 암흑 물질은 어떻게 찾는가
암흑 물질 찾기 | 후보 ‘차가운 암흑 물질’이 암흑 물질이 되려면 | 중력파의 발견과 급팽창 우주론 | 빅뱅 우주론의 또 한 번의 위기

6 전시실 암흑 에너지를 찾아서
인류 역사상 최고의 난제 | 아인슈타인의 우주 상수 | 제5원소 모델 | 홀로그래픽 암흑 에너지 | 브레인 월드와 변형된 중력 이론 | 암흑 에너지를 측정할 수 있을까 | 우주의 운명 | 전 세계가 암흑 에너지 탐색에 나서다

부록 I 뉴턴 중력을 이용한 프리드만 방정식 유도
부록 II 우주론을 이해하는 데 필요한 기초적인 계산