(음악)
여러분은 아마 이미 모든 것은
원자라고 불리는 아주 작은 것으로 이루어져 있다는 사실을 알 겁니다..
아마 각 원자들이 심지어 더 작은 양자와 중성자 그리고 전자라고 불리는
입자들로 이루어져 있다는 사실도 알고 있을 겁니다. .
그리고 원자가 작다는 이야기도 아마 들어봤을 겁니다.
하지만 원자가 실제로 얼마나 작은지 한번도 생각해 본적이 없죠?
음, 정답은 매우 매우 매우 작다는 거에요.
그러니까 원자가 얼마나 작은지 궁금하시겠죠?
이것을 이해하기 위해서 제가 질문을 하나 해보겠습니다:
자몽 안에는 몇 개의 원자가 존재할까요?
음, 자몽이 오직 질소 원자만으로 이루어져 있다고 가정해보죠,
이것이 전부 사실은 아니지만, 자몽에 질소가 들어있는 건 사실입니다.
이해를 돕기 위해, 각각의 원자를
블루베리 크기로 확대해 봅시다.
그러면 자몽은 얼마나 커야 될까요?
그것은 아마 -- 음, 지구와 같은 크기가 될 것입니다.
이건 정말 미칠 정도에요! 제가 만약 지구에 블루베리를 채워 넣는다면
질소 원자를 자몽에 집어 넣는 숫자만큼 필요할거라고 하겠죠.
네 맞아요! 그럼 원자가 얼마나 작죠?
네, 이것은 정말 정말 정말 정말 작아요.
그거 아시나요?
이건 더 미친 소리인데요.
각 원자의 속을 들여다 봅시다. -- 블루베리 속을요. -- 맞죠?
거기에 무엇이 보이나요?
원자의 중심에는 핵이라고 불리는 것이 있고,
그건 양성자와 중성자를 포함하고 있죠.
외부에는 전자를 볼 수 있어요.
그럼 핵이 얼마나 크죠?
음, 만약 원자가 지구 속에 있는 블루베리와 같다면, 핵은 어느 정도의 크기여야 할까요?
여러분은 아마 과학시간에 봤던 오래된 원자의 사진을 기억하고 있을 겁니다.
핵을 가리키고 있는 화살표가 그려진 페이지 속에 작은 점을 봤던 그 과학수업 말이죠.
음, 그 그림은요, 일정한 비율로 그려진 게 아니에요.
따라서 그들은 틀린 셈이죠.
그럼 핵은 얼마나 클까요?
그럼 만약 여러분이 블루베리를 터트리고
핵을 찾으면
아마 눈에 보이지 않을 거에요.
눈으로 보기에는 너무 작거든요!
좋아요. 블루베리 크기의 원자를
집 크기로 확대해 봅시다.
그럼 2층 집만큼 큰 공을 생각해 봅시다.
원자의 중심에 있는 핵을 찾아 보도록 하죠.
이런 이런, 아마 핵은 간신히 보일 거에요 .
핵의 크기를 쉽게 이해하려면 블루베리의 크기를
풋볼경기장의 크기만큼 확대해야 해요
그럼 풋볼 경기장만한 공을 상상해 봅시다.
여러분은 곧바로 원자 가운데에 있는
핵을 볼 수 있을 거에요.
그건 아마 작은 구슬 크기만 할거에요.
자, 지금보다 더한 것이 여기 있습니다.
원자를 좀 더 생각해 봅시다. 이것은 양성자, 중성자 그리고 전자를 포함하고 있죠.
양성자와 중성자는 핵의 안쪽에 있고,
원자의 대부분의 질량을 포함하고 있습니다.
저 쪽 가장자리에 전자가 있습니다.
그럼 만약 원자가 풋볼 경기장 속의 공만하다면,
원자의 중심에는 핵이 존재하고,
가장자리에는 전자가 존재하는데 핵과 전자 사이에는 무엇이 있을까요?
놀랍게도, 정답은 빈공간입니다.
(휘잉)
맞아요, 비어있어요!
핵과 전자 사이에는, 드넓은 빈 공간이 존재합니다.
좀 더 엄밀히 말하자면, 그곳에는 전자기장이 존재합니다.
하지만 물질, 물건의 입장에서 말한다면, 그곳은 비었습니다.
이 빈 공간의 광대한 지역은
지구 안의 블루베리 속에 있다는 사실을 기억하세요.
실제로는 자몽 속에 존재하는 원자이지만요.
좋습니다. 좀 더 이상해지는 질문을 하나 더 하면,
사실상 원자의 대부분의 질량은 핵에 있기 때문에 --
약간의 질량이 전자 속에 있습니다만
대부분은 핵 속에 있죠.
그럼 이 핵은 얼마나 응축되어 있을까요?
정답은, 미치도록 입니다.
보통 핵의 밀도는
4 곱하기 10의 17승 킬로그램 퍼(per) 세제곱미터입니다.
하지만 이건 좀 와닿지가 않죠. 우리가 주로 쓰는 단위로 바꿔 볼게요.
2.5 곱하기 10의 16승
파운드(lb) 퍼(per) 세제곱피트에요.
여전히 이해하기 어렵군요.
좋습니다. 그럼 이렇게 해보시겠어요?
가로, 세로, 높이의 길이가 1피트 정도가 되는 박스를 만드세요.
이제 보통 자동차들로부터 핵들을 가지고 와 봅시다.
자동차는 평균 2톤 정도 됩니다.
핵의 밀도와 같아지기 위해서 얼마나 많은 자동차들의 핵을
이 조그마한 박스에 집어넣어야 할까요?
차 한대? 두대? 100대는 어때요?
아니에요, 아니에요, 아닙니다.
정답은 훨씬 큰 숫자입니다.
62억대 입니다.
이 숫자는 거의 지구에 살고 있는 사람들의 수와 비슷합니다.
그럼 만약 모든 사람들이 각자의 자동차를 사용하고 있다면,
우리는
모든 자동차를 이 박스 안에다 집어 넣어야 합니다.
그 정도가 아마 핵의 밀도와 같을 것입니다.
따라서 만약 여러분이 세상의 모든 자동차를 그 작은 박스 안에 넣으면,
여러분은 핵 하나의 밀도를 만들었다고 말할 수 있겠죠.
좋습니다. 그럼 복습해볼까요?
원자는 매우 매우 매우 매우 작습니다.
자몽 속의 원자를 지구 속의 블루베리라고 생각해 봅시다.
핵은 더 심하게 작죠.
이제 블루베리 속을 살펴보고, 이것을 풋볼 경기장만큼 확대해 봅시다.
이제 핵은 경기장 가운데 있는 구슬입니다.
원자는 광대한 빈 공간으로 이루어져 있죠.
굉장히 이상하죠.
핵은 엄청나게 높은 밀도를 가지고 있습니다.
한걸음 크기의 박스 안에 모든 자동차를 집어넣는 것을 생각해 보세요.
제 생각에 이것은 정말 피곤할 것 같네요.
(하품)