핵폭탄 만드는 법
이 모든 불행은 며칠전 스트레스도 풀 겸, 바람도 쐴 겸 오랜 친구와 파주 출판단지로 드라이브를 간 게 화근이었죠. 커피 한 잔 하다가 아름다운 가게에서 운영하는 헌책방을 들렀고, 책을 몇 권 샀습니다. 그 중에 한 권이 바로 Gary Zukav의 The Dancing Wu Li Masters – An Overview of the New Physics 였습니다.
오래전 대학때였나? 누군가 이 책을 소개했었죠 (“춤추는 물리”라는 제목으로 번역되어 있습니다). 그가 이 책과 함께 소개한 책이 바로 김용옥 교수의 “여자란 무엇인가”였기 때문에, 또 나는 그 책을 싫어했기 때문에, 둘 다 읽지 않기로 결심했었죠. 그리고 그 불행한 며칠 전까지 읽지 않았습니다. 그런데, 그 헌책방에서 이 책이 눈에 띄었기 때문에, 책값이 2000원이었기 때문에, 이 책을 집어들었죠. 그리고, 며칠째 잠도 제대로 못자고 그 책을 읽고 있습니다. 그렇지만, 다음과 같은 보석같은 문장을 만나면 잠도 싹 달아나고, 그 동안 고생한 보람도 느껴지고… 물론 지구상의 핵폭탄이 부족하다는 이야기는 듣지 못했지만, 그래도 핵폭탄을 만들고 싶은 사람은 한 번 읽어 보시죠.
The formula which expresses the relationship of mass to energy is the most famous formula in the world: E = mc2. The energy contained in a piece of matter is equal to the mass of the matter multiplied by an extraordinarily large number, the speed of light squared. This means that even the tiniest, the very tiniest particle of matter has within it a tremendous amount of concentrated energy.
Although Einstein didn’t know it at the time, he discovered the secret of stellar energy. Stars continuously convert matter into energy. It is because of the very large ratio of energy released to matter consumed that starts can continue to burn through countless millennia.
At the center of a star, hydrogen atoms, the primordial “stuff” of the physical world, are squeezed together so tightly by the enormous gravitational force of the star’s dense mass that they fuse together, making a new element, helium. Every four hydrogen atoms become one helium atom. However, the mass of one helium atom is not the same as the mass of four hydrogen atoms. It is slightly less. This small difference in mass is released as radiant energy – heat and light. The process of fusing lighter elements into heavier elements is called, of course, fusion. The fusion of hydrogen into helium causes a hydrogen explosion. In other words, a (young) burning star literally is one huge, continuously exploding hydrogen bomb.
The formula E = mc2 also resulted in the atomic bomb. Atomic bombs and atomic reactors obtain energy from mass by the process of fission, which is the opposite of fusion. Instead of fusing smaller atoms into larger ones, the process of fission splits atoms of uranium, which are quite large, into atoms which are smaller.
This is done by firing a subatomic particle, a neutron, at an atom of uranium. When the neutron hits the uranium atom, it splits it into lighter atoms, but the mass of these smaller atoms together is less than the mass of the parent atom of uranium. The difference in mass explodes into energy. This process also produces additional neutrons which fly off to strike other uranium atoms, creating more fission, more light atoms, more energy, and more neutrons. The whole phenomenon is called a chain reaction. An atomic bomb is an uncontrolled chain reaction.
A hydrogen (fusion) bomb is produced by detonating an atomic (fission) bomb in the midst of hydrogen. The heat from the atomic explosion (in place of the heat of friction caused by gravity) fuses hydrogen atoms into helium atoms and releases more heat, and so on. There is no limit to the size of a potential hydrogen bomb, and it is constructed from the most plentiful element in the universe. (pp. 177 – 178)
그러니까, 아인시타인의 유명한 E = mc2 라는 공식에 따라 물질이 조금만 없어져도 거기에 빛의 속도의 제곱을 곱한 만큼 엄청나게 많은 양의 에너지가 일시에 방출된다는거죠. 따라서, 여러개의 수소를 하나의 헬륨으로 합쳐버리면 아주 적은 양의 물질이 남게 되는데, 이게 에너지로 방출되면 태양이 되고, 수소폭탄이 되는 거고(fusion), 반대로 우라늄을 그보다 작은 원자로 나눠버리면 마찬가지로 아주 적은 양의 물질이 남게 되는데 이게 에너지로 방출되면 원자폭탄이 되는 거라는거죠 (fission). 뭐 별 거 아니네요. 이정도는 부엌 씽크대에서도 해 볼 수 있겠네…
