1. 원자폭탄의 기원과 사후평가
원자폭탄은 사람들에게 기초과학인 물리학도 전쟁에서 승리하는 데 도움이 될 수 있다는 것을 깨닫게 해주고, 물리학과 같은 기초과학이 나라를 경영하는 데 매우 중요하다는 것을 깨닫게 해주었습니다. 제2차 세계대전 이후 미국에서는 여러 곳에 국립연구소가 세워져 무기에 활용될 수 있는 기초연구가 활발히 진행되었다.
그러나 전쟁 당시 연합국의 일원으로 함께 일했던 미국과 소련은 전쟁이 끝난 후 서로 적대하게 되었고, 소련의 핵무기 개발과 마찬가지로 두 나라는 본격적으로 핵무장 경쟁을 시작했다. 핵폭탄 실험 성공. 일본 원자 폭탄의 재앙적인 결과에 직면한 물리학자들은 원자 폭탄 개발에 기여한 것을 후회하기 시작했습니다. 나중에 아인슈타인도 루즈벨트에게 보낸 편지에 서명하는 데 실수를 저질렀다고 인정했습니다. 그러나 수소폭탄은 미국에서 개발돼 핵 억지력을 갖춰야 한다는 주장도 나왔다. 헝가리를 떠나 미국으로 건너온 위그너, 길라드, 텔러가 최전방에 있었다. 그들은 나치 독일을 미워했을 뿐만 아니라 소련 공산주의도 미워했습니다. 그 중 위의 사진에 등장하는 Teller는 미국에서 수소 폭탄이 성공하는 데 가장 크게 기여했습니다. 그래서 우리는 그를 수소폭탄의 아버지라고 부른다.
수소폭탄의 에너지는 핵융합 반응을 통해 방출됩니다. 앞서 배운 핵자당 결합에너지를 보면 핵융합 반응이 일어나는 자리에서 핵자당 결합에너지가 증가하는 비율이 핵분열이 일어나는 자리에서 증가하는 비율보다 크다. 반응이 일어난다. 따라서 질량이 에너지로 전환되는 속도는 핵분열 반응보다 핵융합 반응에서 더 큽니다. 이것이 핵융합 수소폭탄이 핵분열 폭탄보다 더 강력한 이유입니다.
핵분열 반응을 이용하여 폭탄을 만들거나 원자로를 작동시키는 것은 연쇄 반응이 존재했기 때문에 가능했습니다. 또한 핵분열 반응은 매우 느린 열중성자가 우라늄 핵에 흡수되자마자 일어났다. 그러나 핵융합 반응은 다소 다릅니다. 작은 원자와 핵이 충분히 가까워지면 핵력이 작용하기 시작하고 핵융합이 발생합니다. 그러나 모든 핵은 양전하를 띄고 있기 때문에 핵력이 작용할 수 있을 만큼 두 개의 핵을 가깝게 만드는 것은 쉽지 않다.
그러나 일단 핵융합이 일어나면 핵융합 에너지 이용률은 핵분열 에너지와 비교할 수 없을 정도로 뛰어납니다. 우선 핵분열은 지구상에서 거의 발견되지 않는 원료인 우라늄을 사용해야 하고, 핵융합은 해수에서 고갈되지 않는 수소를 연료로 사용한다. 또한 핵분열을 이용한 발전에서는 원자력 발전소에서 사용되는 모든 물질과 사용 후 남은 폐연료가 방사성 방사성 폐기물이 되지만 핵융합에서는 이러한 방사성 물질이 폐기물로 남지 않는다. 따라서 핵융합은 핵분열보다 훨씬 빠른 속도로 질량을 에너지로 변환할 뿐만 아니라 연료가 고갈되지 않고 유해한 폐기물을 남기지 않는 이상적인 에너지원이 될 수 있습니다.
그리고 태양에서 오는 에너지는 핵융합 반응을 통해서입니다. 현재 태양의 주성분은 거의 항상 수소입니다. 4개의 수소 핵이 결합하여 태양에 에너지를 공급하는 헬륨 핵을 형성합니다.
물론 두 핵의 융합은 입자 가속기에서 쉽게 달성될 수 있다. 핵이 다른 핵과 충돌할 정도로 가속되면 두 핵 사이의 거리가 매우 가까워지고 핵융합이 발생합니다. 그러나 수많은 수소 핵이 결합하여 헬륨 핵을 형성하지만 핵을 개별적으로 가속시키는 방법은 없습니다. 모든 코어를 고속으로 만드는 방법은 온도를 높이는 것입니다. 그리고 핵융합이 일어나기에 충분히 높은 온도를 얻으려면 태양의 온도 정도여야 합니다. 그러나 나는 태양만큼 뜨거운 물을 담을 수 있는 그릇을 만들 수 없습니다. 따라서 핵융합 반응을 이용한 발전은 아직 이루어지지 않았다. 한국을 비롯한 여러 나라에서는 수십 년 동안 핵융합을 실용화하는 방법을 연구해 왔습니다. 성공하지는 못했지만 많은 방법이 시도되었습니다.
2. 태양과 핵융합
우주 기원론에 따르면 우리 우주는 약 250억년 전에 무에서 형성되었고 우리 태양계는 약 46억년 전에 형성되었습니다. 우주를 떠다니는 수소의 원자핵인 양성자로 이루어진 먼지는 대부분 만유인력에 의해 모여 태양과 같은 별을 만든다. 만유인력, 전기력, 강력, 약력 등 자연계에 존재하는 근본적인 힘 중에서 만유인력은 다른 힘에 비해 비교할 수 없을 정도로 약하지만 아무리 멀리 가도 영향력을 발휘하는 힘이며, 만유인력은 서로 끌어당기는 중력의 외부에 존재하는데, 그렇지 않기 때문에 별이나 은하와 같은 큰 물체의 생성에 가장 중요한 영향을 미친다.
먼지 더미에서 가장 먼저 떠오르는 태양의 그림을 그리면 그림처럼 보입니다. 점점 더 많은 먼지가 쌓이고 중심이 중력으로 인해 점차 수축하면서 만유인력에 의한 위치에너지가 먼지의 운동에너지로 변환되어 중심의 온도가 상승한다. 그리고 쌓인 먼지는 계속 안쪽으로 수축합니다. 동시에 코어의 온도는 계속 상승하고 온도가 충분히 높아지면 양성자가 결합하여 헬륨 핵을 형성하는 핵융합 반응이 시작됩니다. 유사한 반응과 함께 에너지가 방출되면 중심의 압력이 증가하고 이 압력이 만유인력과 평형을 이루면 더 이상 중력수축이 일어나지 않는다. 우리는 이것이 태양이 창조된 때라고 말할 수 있습니다.