Page 118 - 고경 - 2022년 2월호 Vol. 106

변할 수 있다는 것이어서, 상대론
역시 원자와 관련돼 있음을 알 수
있다. 이 식은 역학의 기초를 아는

학생에게는 1시간 안에 설명해 줄

수 있을 정도로 어렵지 않은 식이
지만, 질량과 에너지가 동등하다
는 엄청난 의미를 품고 있다.

상대론이 나오기 전에는 상상할

수 없는 것이었다. 이 식은 핵융합
과정에서 방출되는 에너지로 항성 사진 2. 노년의 찰스 다윈
Charles Darwin(1809~1882).
이 빛과 열을 발할 수 있다는 것을

설명했고, 핵분열 과정에서 방출되는 에너지로 원폭이나 원자력 발전이 가

능하다는 근거를 제시하기도 했다. 이와 관련해 원자의 구조와 변환을 살
펴보자.

원자와 원자핵의 구조 원자의 중심에는 (원자)핵이 있고 그 주위를

전자가 돈다. 핵nucleus의 구성 요소인 양성자와 중성자를 총칭하여 핵자核
子, nucleon라고 한다. 핵자는 좁은 공간에 모여서 핵을 구성한다. 양성자
사이의 거리가 아주 짧으므로 그들 사이의 전기적 반발력은 대단히 크다.

양성자 사이의 전기적 반발력을 극복할 수 있는 강한 힘을 강력strong force

이라고 하며, 이 힘으로 핵이 구성될 수 있다.
원자핵이 안정적으로 구성되려면 강력뿐 아니라 중성자도 필요하다. 중
성자는 핵자를 결합하게 하는 강력을 제공하면서도 핵자를 분열시키려는

전기적 반발력은 없기 때문이다. 헬륨 원자핵이 두 개의 양성자와 두 개의

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