원자핵은 무엇으로 묶여 있을까?

그때 그곳

핵 속에는 양성자들이 아주 좁은 공간에 모여 있습니다. 그런데 양전하끼리는 서로 밀어냅니다. 가까울수록 더 세게요.

그렇다면 핵은 진작 흩어졌어야 합니다. 무언가 훨씬 강한 힘이 붙잡고 있어야 합니다.

왜 이 질문이었나

그런데 이 힘에는 이상한 점이 있습니다. 원자 크기 정도만 떨어져도 전혀 느껴지지 않습니다. 아주 가까이에서만 강하게 작용하고, 조금만 멀어지면 없는 것과 같아집니다.

중력이나 전기력은 멀어질수록 약해지긴 해도 끝없이 뻗어 나갑니다. 어떻게 어느 거리에서 딱 사라지는 힘이 있을 수 있을까요.

알아낸 것

유카와는 힘이 입자를 주고받는 것으로 전달된다고 봤습니다. 전자기력은 광자를 주고받는 것이라는 생각이 이미 나와 있었죠.

광자는 질량이 없어서 얼마든지 멀리 갈 수 있습니다. 그런데 주고받는 입자에 질량이 있다면, 그 입자가 갈 수 있는 거리에 한계가 생깁니다. 무거울수록 짧게요.

그렇다면 거꾸로 계산할 수 있습니다. 핵의 크기 정도에서만 작동하려면 그 입자의 질량은 얼마여야 하는가. 답은 전자의 200배쯤이었습니다. 양성자보다는 훨씬 가볍고 전자보다는 훨씬 무거운, 그때까지 아무도 본 적 없는 무게였습니다.

본 적 없는 입자의 무게를 종이 위에서 계산해낸 겁니다.

이 카드에 나온 말

핵융합