우주에서 가장 강한 힘, 강력을 찾아서
원자핵에 있는 양성자와 중성자를
붙들어 매는 힘은 도대체 무엇일까?
원자폭탄의 가공할 위력, 원자력 발전의 놀라운 에너지의 근원이 밝혀진다
원자핵의 비밀을 찾아 나선
20세기 물리학의 경이로운 장면들

19세기 말 우라늄이라는 돌멩이에서 발견된 정체불명의 광선은 20세기를 원자의 세기로 만들었다. 원자핵을 찾아내고, 원자핵의 구조를 밝혀내고, 더 나아가 우주에서 가장 강한 힘, 강력을 찾아내는 놀랍고 흥미로운 이야기가 생생하게 펼쳐진다.

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시작은 방사선이었고, 핵심은 중성자였다. 전자가 발견되고 원자핵이 존재한다는 것이 알려지면서 사람들은 원자가 어떻게 생겼는지 알고 싶었다. 1932년에 중성자가 발견되자 커다란 질문 하나가 떠올랐다. 원자핵을 구성하는 양성자와 중성자는 어떻게 그 좁은 핵 안에 함께 있을 수 있을까? 이제껏 알려진 중력이나 전자기력으로는 이 사실을 설명할 수 없었다. 핵 안의 입자들을 묶어 놓으려면 중력이나 전자기력보다 훨씬 강한 힘이 필요했다. 많은 사람들이 핵자를 묶어주는 핵력을 찾아 나섰다.
새로운 패러다임이 필요했다. 중력보다 세고 전자기력보다 강한 그 힘은, 우주에서 가장 강한 힘이었다. 강력은 완전히 새로운 이론적 토대를 만들어 냈고, 외계에서 쏟아지는 우주선에서 그 힘을 입증할 입자를 찾아내면서 그 실체를 인정받았다. 방사선에서 시작된 강력의 여정이 1947년 파이온의 발견으로 일단락된 것이다. 그 과정에서 강력은 자신의 강한 힘을 유감없이 발휘했다. 강력은 원자폭탄과 원자력 발전으로 자신의 모습을 드러냈고, 우리에게 두려움과 고마움을 동시에 안겨주는 신비의 존재가 되었다.
원자의 세계를 지배하는 강력의 탄생 과정에는 수많은 과학자의 끈질긴 노력과 놀라운 통찰이 함께 했다. 수학적 대칭의 아름다움을 끝까지 밀어붙여 양자역학을 완성한 폴 디랙, 존재하지 않는 입자를 가정해 핵자들 사이의 힘을 예측한 유카와 히데키, 이온을 만들어내는 방사선의 특성을 이용해 측정 장치를 만들고 획기적인 실험을 설계한 어니스트 러더퍼드, 한스 가이거와 찰스 윌슨, 패트릭 블래킷과 브루노 로시, 그리고 마침내 파이온을 찾아내 강력을 실증한 세실 파월까지. 이론과 실험의 다양한 영역에서 ‘강력의 탄생’을 만들어낸 과학자들의 놀라운 역사가 이 책에 생생하게 담겨 있다.

 

제목: 강력의 탄생
저자: 김현철(인하대학교 물리학과 교수)
출판: 계단
연도: 2021