핵분열과 우젠슝

우라늄-235 와 우라늄-238은 원자핵이 92개이고 플루토늄-239는 양성자가 94개이다.이들 이름은 천왕성(Uranus), 해왕성(Neptune), 명왕성(Pluto) 처럼 태양계 행성이름을 따왔다.여기서 숫자 235,238,239 값은 원자핵 갯수 + 중성자수를 합한 값이다.이 우라늄과 플루토늄은 원자폭탄의 재료가 된다.핵물질의 원자핵에 중성자 한 개가 들어와서 때리면 불안정해지면서 원자가 쪼개진다. 이게 핵분열이고 여기서 중성자가 2~3개가 튀어나온다.원래 원자핵은 강력한 핵력으로 꽉 붙들고 있는데 중성자가 이를 깨면서 엄청난 에너지가 방출되게 된다.튀어나온 중성자가 옆에 있는 원자핵을 또 때리게 된다. 이 때는 2~3개 가 원자 하나씩 또 때리니까 원래 에너지의 2~3배가 되고 여기에 나온 에너지는 단계를 밟을 때 마다 2~3배씩 커지고 나중에는 양이 걷잡을 수 없게 확 증폭이 된다.거의 셀 수 없는 피라미드 처럼 점점 그 위력이 걷잡을 수 없게 퍼지게 된다.결국 엄청난 에너지가 한꺼번에 단시간내에 쏟아져 나오게 된다.이게 바로 핵폭발이다.

하지만 이런 폭발을 제어하지 못하면 아무 쓸모가 없다.실험실에서 그냥 둬도 이 반응이 일어나면 적에게 쏘기도 전에 자국에서 터지기 때문이다.어떻게 하면 폭발을 제어할 수 있을까? 중성자가 바깥으로 빠져나가는 양이 연쇄반응으로 생성되는 중성자보다 많으면 미임계상태라하고 균형을 이루면 임계상태 만일 연쇄반응으로 생성되는 중성자가 더 많으면 초임계상태라고 한다. 여기서 미임계상태면 폭발이 일어나지 않는다.임계상태를 유지할 수 있는 질량을 핵물질의 임계질량이라 하고 이 임계질량을 넘으면 가만히 놔두어도 폭발한다.그러니까 핵폭발을 원하는 시점에 터트리려면 적에게 떨어지기 전까지는 미임계상태여야 하고 폭발을 시키려면 임계상태로 만들면 된다.

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원자폭탄을 만들 때 공학적으로 상당히 맣은 계산을 해야 했다.당시 과학자와 공학자들은 계산자라는 것으로 복잡한 계산을 했다. 계산자는 2개의 고정자와 움직이는 이동자를 이용하여 이리저리 조작하면 계산하는 자이다.기계식 계산기도 이용한다. 숫자를 누르고 자리수 레버를 옮겨가면서 복잡한 곱셈과 나눗셈을 할 수 있었다.계산자와 기계식 계산기는 조작이 쉽지 않았다. 이를 전문적으로 다루어서 계산하는 사람을 Computer 라 불렀다. Compute는 계산하다라는 뜻이고 여기에 사람을 뜻하는 er 을 붙인다. 오늘날 우리가 쓰는 컴퓨터의 어원이다. 주로 여성이 많았다.또한 계산자에서 사용하는 가느다란 선을 커서라고 했다. 오늘날 컴퓨터 용어인 그 Cursor 이다.

맨하튼 프로젝트는 계산 뿐이라 다른 분야에서 여성의 활약이 있었다. 대표적인 사람이 중국계 미국인 여성 물리학자 우젠슝이라는 사람이였다..그녀는 맨해튼 프로젝트를 현장이 아닌 외부 대학 연구소에서 참여했다.맨해튼 과학자들 사이에서도 해결사로 소문이 나있었다. 플루토늄 생산 공정의 난제를 해결했고 농축 우라늄 정제 기술 개발에 기여한다.뛰어난 업적에도 노벨상의 영광은 남자 동료에게 돌아갔다. 아시아계 여성이라는 이유였다. 그러나 세월이 흘러 그녀의 공을 인정 할 수 밖에 없었고 1978년 울프 물리학상을 수상한다.