[과학] 수수께끼 같은 방사선

엑스선의 발견에 자극을 받은 프랑스의 물리학자 앙리 베크렐은 자극을 받아 빛을 발하는 물질 중에도 엑스선을 방출하는 다른 물질이 있는지 알아보기로 했다.

 

베크렐의 할아버지는 어둠 속에서 빛나는 결정, 그중에서도 우라늄 염의 결정 수집가로 유명했기 때문에 베크렐은 우라늄 염을 실험에 이용했다. 먼저 우라늄 염의 결정을 잠시 햇볕에 쬐어 빛을 모은 다음 조심스럽게 포장한 사진 건판 밑에 놓고 무슨 일이 일어나는지 살펴보았다. 생각대로 결정의 자국이 감광판에 나타났다. 이 실험을 여러 번 반복한 다음 이번에는 우라늄 염을 햇빛을 쬐지 않고 결정과 사진 건판 사이에 구리 십자가를 놓아 보았다. 지금까지 실험은 실험하기에 앞서 결정을 햇볕에 쬐어 빛을 냈었다. 하지만 이번에는 고의인지, 파리가 유난히 흐렸기 때문인지 그렇게 하지 않았다. 하지만 놀랍게도 사진 건판에는 십자가의 그림자가 비치고 있었다. 태양으로 빛을 모으지 않아도 우라늄 염은 아마도 엑스선과 같은 수수께끼의 방사선을 방출했다.

마리 퀴리의 생가 (폴란드 바르샤바)

하지만 베크렐은 이 발견에 그다지 감격하지 않은 듯이 이 실험 결과를 그 밑에서 공부하던 마리 퀴리라는 학생에게 넘겼다. 마리는 그 후 얼마 지나지 않아 남편 피에르와 함께 피치블드(역청 우라늄 광석) 겉으로는 물질의 질량을 잃지 않으면서 대량의 에너지를 발산한다는 걸 발견했다. 당시에는 이것이 엄청난 수수께끼였다. 이 광석은 무에서 에너지를 만들어내는 것처럼 보였기 때문이다. 하지만 얼마 후 이 광석은 불안정하고, 붕괴하면서 다양한 방사선과 대량의 에너지를 방출하는 것으로 밝혀졌다.

 

마리 퀴리는 방사선의 선구적 업적으로 2개의 노벨상을 받았다. 나중에 실험 중 대량의 방사선에 피폭되어 사망한 것으로 알려졌다. 그녀가 실험실에서 사용하던 노트에서도 여전히 강한 방사능이 검출되어 역사적 유산으로, 납으로 뒤덮인 상자 안에 넣어 보관하고 있다.

 

뢴트겐이 크룩스관으로 만들어지는 수수께끼에 가득 찬 엑스선을 연구하던 무렵, 조지프 존 톰슨이라는 물리학자는 케임브리지 대학의 캐번디시 연구소(수소를 발견한 물리학자 캐번디시의 이름을 따서)에서 크룩스의 '발광에 관한 문제'를 연구하고 있었다. 톰슨도 크룩스와 마찬가지로 이 방사선은 미립자의 유동이라고 생각했지만, 그 크기는 아직 발견되지 않은 원자보다 훨씬 작은 것이 그의 실험에서 밝혀졌다. “원자보다 훨씬 더 작은 물질이 있다는 가설은 놀라운 것이다.”라고 말했다. 톰슨은 원자보다 작은 입자, 바로 전자를 발견한 것이다.