2-1. 핵분열 — 무거운 핵이 쪼개질 때
도시 하나를 밝히는 에너지가 손톱만 한 물질 안에?
1938년 겨울, 독일 베를린. 화학자 오토 한(Otto Hahn)과 프리츠 슈트라스만(Fritz Strassmann)은 믿을 수 없는 실험 결과를 마주했다. 우라늄에 중성자를 쏘았더니, 우라늄보다 훨씬 가벼운 원소인 바륨이 나타난 것이다. 우라늄에서 바륨이라니 — 마치 수박에 돌을 던졌더니 수박이 사과 두 개로 쪼개진 것과 같은, 아무도 예상하지 못한 일이었다.
이 소식을 들은 오스트리아 출신의 물리학자 리제 마이트너(Lise Meitner)는 조카 오토 프리슈(Otto Frisch)와 함께 산책을 하며 이 현상을 설명할 방법을 찾았다. 그녀는 깨달았다: 원자핵이 둘로 쪼개진 것이다. 그리고 앞 절에서 배운 질량 결손과 을 사용해 계산해보니, 핵 하나가 쪼개질 때 나오는 에너지는 화학 반응에서 나오는 에너지의 수백만 배였다.
프리슈는 이 현상에 이름을 붙였다. 세포가 둘로 나뉘는 **세포 분열(fission)**에서 따와서, **핵분열(nuclear fission)**이라고.
놀라운 사실: 우라늄 1kg이 핵분열할 때 방출하는 에너지는 석탄 약 3,000톤을 태울 때 나오는 에너지와 맞먹는다. 손바닥 위에 올려놓을 수 있는 양으로, 도시 하나에 몇 달간 전기를 공급할 수 있다.
이번 절에서 우리는 이 놀라운 현상 — 무거운 원자핵이 쪼개지면서 거대한 에너지를 방출하는 핵분열 — 의 원리를 파헤쳐 볼 것이다.