원소의 기원
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작성자 비슈느쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물요원 댓글 0건 조회 1,443회 작성일 10-11-26 20:59본문
화학책에 실려 있는 주기율표에는 110개 정도의 원소들이 배열되어 있다. 그 중에서 자연에서 발견되는 원소는 90가지이다. 원자번호가 93번 이상인 원소들은 입자 가속기를 이용하여 실험실에서 만든 원소들이다. 이런 원소들은 반감기가 짧아 만들어 놓아도 오랫동안 존재하지 못하고 곧 붕괴되어 버린다. 원자번호가 92번 이하인 원소 중에서도 43번 테크네튬과 61번 프로메튬은 반감기가 지구 나이에 비해 매우 짧아 모두 붕괴되어 버렸기 때문에 지구의 자연 상태에서는 발견되지 않아 실험실에서 만들었다. (천체물리학자들은 적색거성의 대기 속에서 테크네튬을 발견했다.) 결국 우리가 살아가고 있는 자연은 90가지의 원소로 만들어진 셈이다. 이 90가지의 원소는 언제 어디에서 어떻게 만들어졌을까?
90가지의 원소의 기원은? 원자들의 기원을 찾는 일은 20세기 물리학자들과 화학자들에게 주어졌던 가장 중요한 과제 중의 하나였다. 20세기 과학자들은 그 임무를 훌륭하게 수행했다. 그 결과 우리는 원소들이 어떻게 형성되었는지에 대해 매우 자세하게 설명할 수 있게 되었다. 우주를 구성하고 있는 원자의 대부분은 수소와 헬륨이다. 우주를 구성하는 수소 원자의 수를 10,000이라고 한다면 헬륨은 약 1,000개, 산소는 6개, 탄소는 1개 정도 존재하며, 다른 모든 원소를 합한 것은 1개 이하이다. 따라서 과학자들은 원소가 만들어지는 과정을 설명할 수 있을 뿐만 아니라 원소의 이러한 존재비도 설명할 수 있었다.
수소와 헬륨은 빅뱅에서 우주의 대부분을 구성하는 수소와 헬륨이 빅뱅의 과정에서 생성되었다는 것을 처음으로 밝혀낸 사람은 조지 가모(George Anthony Gamow, 1904~1968)와 랄프 알퍼(Ralph Asher Alper, 1921~2007)였다. 우주가 팽창하고 있다는 것이 관측을 통해 밝혀지자 가모와 그의 제자였던 알퍼는 우주의 팽창과정을 거꾸로 돌려가면서 어떤 일이 일어나는지 살펴보는 연구를 시작했다. 우주가 작아질수록 온도와 밀도가 올라가서 결국에는 모든 원자들이 그 구성 입자인 양성자, 중성자, 전자로 분리되어 있는 상태에 도달하게 된다. 아주 높은 온도에서는 입자들이 가지고 있는 에너지가 너무 커서 입자들을 묶어 원자핵을 형성할 수 없기 때문이다. |
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출처 : 곽영직 / 수원대학교 물리학과 교수
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