제임스 채드윅 · 중성자
전기를 띠지 않은 알갱이도 있을까?
그때 그곳
원자핵이 양성자로 되어 있다고 보면 계산이 맞지 않았습니다.
헬륨 원자핵은 전하로 보면 양성자 두 개분인데, 무게는 네 개분입니다. 두 개분의 무게가 어디서 왔는지 설명할 수 없었죠.
왜 이 질문이었나
독일의 보테와 베커가 베릴륨에 알파입자를 쏘면 아주 잘 통과하는 방사선이 나온다는 것을 발견했습니다. 프랑스의 졸리오퀴리 부부는 이것을 감마선이라고 해석했고요.
그런데 이상한 점이 있었습니다. 이 방사선이 파라핀에 부딪히면 양성자가 튕겨 나왔는데, 감마선이 그만한 양성자를 튕겨내려면 말이 안 되는 에너지가 필요했습니다.
알아낸 것
채드윅은 다르게 봤습니다. 이것이 빛이 아니라, 양성자와 비슷한 무게를 가진 전기적으로 중성인 입자라면 어떨까.
그는 이 방사선을 여러 물질에 쏘고 튕겨 나온 원자핵의 속도를 쟀습니다. 당구공이 부딪힐 때처럼, 튕겨 나온 것의 속도를 알면 부딪힌 것의 질량을 계산할 수 있습니다.
계산된 질량은 양성자와 거의 같았습니다. 중성자였습니다.
질량 문제가 풀렸습니다. 그리고 더 중요한 것이 따라왔습니다. 중성자는 전하가 없어서 핵의 전기적 반발을 받지 않습니다. 핵에 곧장 다가갈 수 있는 도구가 생긴 겁니다.
이전 생각
핵은 양성자만으로 이루어져 있다
증거
여러 물질에서 튕겨 나온 원자핵의 속도로 역산한 질량
그 뒤
6년 뒤 이 도구로 핵분열이 발견되고, 다시 몇 년 뒤 원자폭탄으로 이어집니다