17억 년 전의 원자로 : 핵우주화학의 최전선

구로다가즈오

저자:구로다가즈오
미국아칸소대학교명예교수이자이학박사.네바다대학교객원교수와라스베이거스환경연구위원을지냈다.1937년동경대학교이학부화학과를졸업하고1942년미국으로건너가반세기동안핵우주화학과지구화학연구에헌신했다.「천연원자로이론」과「플루토늄244가설」등을제창한세계적학자로,1949년일본화학회상,1978년미국화학회핵화학상을수상했다.

역자:오희필

머리말
1장다시평화의시대로
빨간벽돌｜운좋은출발｜지구대폭발?｜니시나박사의쓴웃음｜뭐,신원소?｜일본의원자폭탄제조계획

2장객성의출현
궁중벼슬아치도본원소합성현장｜미국인디언도보았다｜새로운초신성｜지금부터대폭발하는별｜기상천외!

3장플루토늄244
만우절의중대한발견｜원폭투하는피할수있었을까?｜풍선폭탄과방사능비｜중국의핵병기｜플루토늄가설｜94번원소의재발견｜검증이론｜쪽발이(JAP)국립연구소에왔다!｜응원해준사람들｜훌륭한남자들｜확실히존재한플루토늄244

4장17억년전의원자로
원자로는태고부터있었다?｜오다교수의독창｜첫번째무대｜또한번당했다｜좋은결과를얻지못하고｜역경에서벗어나는법｜투콜라이트의역효과｜임계점을둘러싸고｜존재한천연원자로｜나타난증거｜서드베리현상｜옛날의미국이여,지금은어디로

5장아무도풀수없는크세논의수수께끼
사자몸속의벌레｜수수께끼의핵분열크세논｜필자의반론｜깨끗하게풀리는크세논의수수께끼｜반대이론｜사면초가｜직소퍼즐을풀다｜정리｜요오드합성의두가지경로

에필로그
역자후기

과학사의상식을뒤집은‘천연원자로’와
우주의비밀을추적하는경이로운과학탐사기

우리는원자로를인간문명의대표적인발명이라고배운다.하지만1972년,아프리카오클로광산에서발견된이상한우라늄광석은과학계의상식을완전히뒤흔들었다.정밀조사끝에밝혀진진실은놀라웠다.지구는이미17억년전스스로핵연쇄반응을일으키는‘천연원자로’를만들어운용하고있었던것이다.
『17억년전의원자로』는이놀라운발견을출발점으로,원자와별,우주와생명의기원까지이어지는거대한과학의퍼즐을흥미진진하게풀어낸다.핵우주화학자구로다가즈오는모두가불가능하다고여겼던‘천연원자로’가설을끝까지포기하지않았고,수많은반대와조롱속에서도집요한탐구를이어갔다.그리고마침내그의예측은현실이되었다.

“별의폭발흔적이지금도지구에남아있다!”
초신성,플루토늄244,크세논동위원소……원자를통해우주의시간을읽다!

이책은단순히원자력이나핵반응을설명하는과학책이아니다.초신성폭발과플루토늄244,크세논동위원소,운석과달의나이측정등다양한연구를통해“우주는어떻게시작되었는가?”,“태양계는어떤과정을거쳐탄생했는가?”라는거대한질문으로독자를이끈다.원자의세계에서시작된이야기는결국별과우주,그리고생명의기원으로까지확장된다.
특히동위원소를이용해수십억년전태양계의시간을추적하는과정은한편의과학추리극처럼펼쳐진다.눈에보이지않는원자의흔적속에서과학자들은우주의역사를읽어내고,인간이존재하게된기원을탐색해나간다.

“모두가불가능하다고말했지만,그는포기하지않았다!”

전후일본에서핵과학연구가금기시되던시대,구로다가즈오는학문을포기하지않고미국으로건너가연구를이어간다.그는당시누구도믿지않았던‘천연원자로’이론을끝까지밀어붙였고,결국오클로천연원자로발견을통해자신의가설이옳았음을증명해낸다.
과학사의뒤편에숨겨져있던치열한도전과집념의이야기는단순한과학지식을넘어깊은울림을전한다.새로운발견은언제나불가능하다는의심속에서시작된다는사실을이책은생생하게보여준다.

“원자에서우주까지,모든것이연결되는순간”

『17억년전의원자로』는과학사의상식을뒤집은발견과함께,인간이우주의비밀에어떻게다가왔는지를보여주는특별한과학교양서다.원자에서우주까지이어지는경이로운탐구의여정속에서독자들은과학이가장흥미롭고아름다워지는순간을만나게될것이다.

책속에서

“신록의벚나무잎사이로보이는메이지(明治)시대의빨간벽돌”이라고노래한일본시인기무라게이케이시(木材形型子)는도쿄대학교명예교수이자일본학사원회원이며현재92세인기무라겐니로(木村健二郞)의필명이다.여기서말하는메이지시대의빨간벽돌건물은도쿄대학교이학부화학과건물일것이다._13쪽

원소는생성되는방식에따라크고작은별속에서오랜기간에걸쳐천천히합성되는것과초신성과같이폭발하며죽어가는별속에서단기간에급속히합성되는것으로나눌수있다.라듐이나우라늄처럼방사선을지닌무거운불안정원소는초신성폭발과정에서빠르게만들어진다.이러한핵반응과정을‘빠른중성자포획과정(rapidneutroncaptureprocess)또는r과정(r-process)’이라고한다._53쪽

원자폭탄이대기중에서폭발할때내부온도는매우높지만바깥쪽에서급속히냉각되어‘버섯구름’이생긴다.이어수십초에서수분이내에‘거대입자(giantparticles)’또는‘열입자(hotparticles)’라는방사능이강한입자들이생성된다.이들입자의크기는직경수마이크로미터에서수
십마이크로미터에이른다.그중큰입자는이후형성되는직경1마이크
로미터이하의작은입자보다빠르게지상에떨어진다._79쪽

우라늄238은중성자를쉽게포획하는성질을가진다.그러므로파사몬테운석에함유된크세논의무거운동위원소는우라늄235의핵분열연쇄반응의결과로생성된것이아니라초신성에서일어나는r과정에의해합성된플루토늄244,즉우라늄238이중성자를여섯개포획해생성된핵종이운석에서붕괴하면서생긴것으로설명할수있다.이러한결과를바탕으로짧은논문을작성해미국의지구물리학학술지인『JournalofGeophsicalResearch』에투고했다._106쪽

1956년에‘20억년전쯤천연원자로가있었다’고확실히예측할수있었던배경에는1930년대부터1940년대에걸쳐도쿄대학에있을때은사인기무라교수의지도아래10년이상온천연구에종사했던경험이결정적인역할을했다.1950년대미국에는우수한물리학자와지구화학자들이많았지만필자처럼온천연구에10년이상이나종사한사람은거의없었다.1971년에는필자의‘플루토늄244가설’이일단락되었고,1972년에는‘천연원자로설’도학계에서널리인정받게되었다._156쪽