[스크랩] 핵의 발견-(지식의 원전에서 발췌함)

핵의 발견-C. P. 스노

 

(지식의 원전-존 캐리, 바다출판사)

(설명-뉴질랜드의 일용직 잡부의 아들로 태어난 어니스트 라더퍼드는(1871-1937)는

장학생으로 대학을 마친 뒤 영국으로 건너가 케임브리지 대학의 톰슨교수 밑에서 연구를 시작했다.

그의 유명한 금박실험은 그가 맨체스터 대학의 교수로 재직하던 1909년의 일이었다.

아래의 글은 스노의 책 '물리학자'라는 책에서 발췌한 것이다.

과학자에서 소설가로 변신한 스노는 1959년에 있었던 '두 개의 문화'라는 제목의 강연에서

"과학자들은 그들의 중심에 미래를 가지고 있지만

지식인들 특히 인문계 지식인들은 본질적으로 러다이트(산업혁명에 반대해 폭동을 일으키  직공들)

들이다"라고 말해 큰 논란을 불러일으켰다.)

 

어떤 과학자가 피터 메더워의 표현처럼 가능한 해답을 찾아내는

예리한 직감을 가지고 있다면 라더퍼드가 바로 그 사람일 것이다.

그의 접근법은 언제나 간단하고 명료했다.

아니 오히려 그는 가장 간단하여 가장 명확한 수단을 이용하여

복잡한 문제에 접근하는 방법을 알고 있었던 것이다.

 

한 예로 그의 연구경력에서 가장 극적이었던

원자핵의 존재를 증명한 실험을 들 수 있다.

당시 퀴리 부부에 의해 라듐이 다양한 종류의 방사선을 내놓는다는 것이 밝혀졌고

이들 중 하나는 전하를 띤 입자의 흐름이라는 것이 알려져 있었다.

이들 '알파 입자'는 전자를 하나 잃은 헬륨원자와 동일한 입자지만

헬륨가스로부터 만들어지는 것이 아니라 라듐원자가 분열하면서 방출되는 것이었다.

 

원자의 분열에 대한 충분한 이해가 없었음에도 불구하고

라더퍼드는 이 고속의 알파입자가  매우 유용한 도구가 될 것임을 간파했다.

그는 알파입자의 흐름을 가로질러 금박을 놓고

알파입자가 금박을 통과할 때 어떤 일이 일어나는지를 관찰했다.

만약 원자가 전하들이 퍼져 있는 구의 형태를 하고 있다는 톰슨의 생각이 맞는다면

대부분의 알파입자는 직선으로 통과하고 적은 수의 입자만이 약간 휘는 정도가 될 것이다.

 

그러나 실제로는 어떤 입자들이 뒤로 튕겨나오는 것이 관찰되었다.

그것은 마치 화장지에 대고 포탄을 쐈을 때

포탄의 일부가 튕겨나오는 것과 같이 도저히 일어날 것 같지 않은 현상이었다.

 

이 현상은 알파 입자가 매우 작지만
질량이 큰 원자 내부의 어떤 것과 충돌해야만 설명될 수 있었다.

따라서 그는 원자 질량의 대부분은 원자의 중심에 작고 양전하를 띤 핵에 집중되어 있고

마치 행성들이 무거운 태양 주위를 돌 듯이

전자가 그 외곽에 분포되어 있다고 결론지었다.

 

따라서 원자의 대부분은 빈 공간에 불과하다.

만약 원자가 성 바오로 성담의 돔 크기만큼 확대된다면

모든 질량이 집중되어 있는 핵의 크기는 오렌지만해진다.

대부분의 알파입자는 원자의 빈 공간을 통과하여 금박을 관통하게 되지만

어떤 입자는 우연히 핵과 정면으로  충돌하면서 튕겨 되돌아갔던 것이다.

 

라더퍼드는 이런 설명을 설득력 있게 주장하면서도

그 사실에 대해 자신도 매우 놀라고 있었다.

1919년 라더퍼드는 질소가스에 알파입자를 쏘는 실험을 시작했다.

이 실험에서 대단한 결과가 얻어질 것으로 기대하지는 않았으나

실제로는 아주 엄청난 일이 일어나게 되었다.

이전 실험에서와 마찬가지로 라듐에서 나오는  알파입자가 사용되었고

수소가스가 채워진 튜브를 따라 알파입자가 통과하도록 하였다.

이 실험에서 그는 튜브의 반대쪽에서 알파입자뿐 아니라

수소의 핵과 모든 점에서 동일한 특성을 가진 입자가 관찰된다는 것을 발견하였다.

물론 튜브반대쪽에는 수소가 전혀 들어있지 않았다.

고속의 알파입자가 통과하면서 질소원자의 핵을 쪼갠 것이다.

 

방사능에 관한 연구를 통해

드물긴 하지만 어떤 원소는 스스로 분열한다는 것이 알려졌다,

그러나 이 실험에서 라더퍼드는 더 이상 쪼개지지 않을 것으로 믿어온

보통의 원자도 쪼개질 수 있다는 것을 보여주었다.

질소의 핵에서 수소의 핵(후에 양성자)을 떼어 냄으로써

그는 질소원자를 다른 원소인 산소로 변화시킬 수 있었다.

제한된 의미에서 그는 연금술사의 꿈을 이룬 것이나 마찬가지였다.

 

(해설-라더퍼드의 놀라운 예견 능력에도 불구하고

그는 원자핵의 에너지가 방출될 수 있다고 믿지 않앗다.

그가 사망하기 4년 전인 1933년에 이런 의견을 명백히 밝혔으나

불과 9년 뒤에 시카고에서 최초의 원자로가 가동되기 시작했다.)

 

박정규

 

 

 

 

출처 : UFO 우주인의 메시지

글쓴이 : 뎅기 원글보기

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