1-2. 핵력 — 양성자끼리 밀어내는데도 핵이 유지되는 이유

앞에서 우리는 원자핵이 얼마나 작은지 알아봤어. 축구장 한가운데 놓인 구슬 하나 크기라니, 정말 놀라웠지? 그런데 거기서 끝나지 않아. 그 작은 공간 안에는 설명할 수 없는 수수께끼가 하나 숨어 있어. 이번에는 그 수수께끼를 풀어볼 거야.

🔍 [1단계] 무슨 문제지? — 원자핵은 존재하면 안 된다?!

지난 절에서 배운 내용을 떠올려봐. 원자핵 안에는 양성자와 중성자가 빽빽하게 모여 있어. 예를 들어 탄소 원자핵에는 양성자 6개와 중성자 6개가, 철 원자핵에는 양성자 26개와 중성자 30개가 들어 있지.

여기서 한 가지 사실을 기억해봐. 우리가 전기를 배울 때 알게 된 것:

같은 전하끼리는 서로 밀어낸다!

양성자는 모두 **양전하(+)**를 가지고 있어. 그러면 양성자끼리는 당연히 서로 밀어내야 하잖아? 그것도 아주 가까운 거리에서!

실제로 이 밀어내는 힘(전기력, 쿨롱 힘)이 얼마나 센지 계산해보면, 상상 이상이야. 원자핵 안의 양성자들은 서로 10⁻¹⁵ m(1000조 분의 1 미터) 거리에 있는데, 이렇게 가까우면 전기적으로 밀어내는 힘이 어마어마하게 커져.

그러면 원자핵은 양성자들이 서로 밀어내서 순식간에 폭발해야 하는 거 아니야?

그런데 현실에서 원자핵은 아주 안정적이야! 네 몸을 이루는 탄소, 산소, 철 원자핵은 수십억 년 동안 멀쩡하게 존재해왔어. 지구가 생긴 이후로 한 번도 폭발한 적이 없다고.

뭔가 우리가 모르는 힘이 양성자들을 꽉 붙잡아두고 있는 거야!