유럽입자물리연구소(CERN)의 연구진이 대형강입자충돌기(LHC)를 이용한 실험 과정에서 납(lead)을 금(gold)으로 바꾸는 데 성공했습니다.
이는 중세 연금술사들의 오랜 꿈을 현대 과학기술로 실현한 사례로 큰 관심을 모으고 있습니다.
유럽입자물리연구소의 거대강입자충돌기. 연합뉴스
연금술의 현대적 재해석
고대 연금술사들은 화학적 방법을 통해 납을 금으로 바꾸려 했지만, 이는 실패로 끝났습니다. 원소의 종류는 원자핵 속 양성자의 수에 의해 결정되기 때문입니다. 납은 양성자 82개, 금은 79개를 가지고 있어, 화학적 반응으로는 이 양성자의 수를 바꿀 수 없습니다.
근대 과학 이전에 유행한 연금술은 화학, 물리학, 약학, 점성술, 기호학 등 여러 학문의 결합이다. 사진은 중세 시대의 실험실을 재현한 그림.
그러나 CERN의 연구진은 입자가속기를 이용한 핵물리학적 방법으로 이를 가능하게 했습니다. 빛의 속도에 가깝게 가속된 납 원자핵을 충돌시키는 과정에서, 특정 조건에서 양성자 3개가 떨어져 나가며 금 원자핵이 생성되는 현상을 관측했습니다. 이를 통해 납이 금으로 변환되는 핵변환이 실험적으로 증명되었습니다.
실용화는 불가능한 '비싼 연금술'
이번 연구는 과학적으로 매우 의미 있는 성과이지만, 상업적으로 금을 생산하는 것은 사실상 불가능합니다.
극히 미미한 양: 수년간의 실험을 통해 생성된 금의 총량은 29피코그램(29조 분의 1g)에 불과합니다. 이는 보석 하나를 만드는 데 필요한 양에도 한참 못 미치는 수준입니다.
천문학적인 비용: LHC를 가동하는 데 드는 막대한 전력량과 비용을 고려할 때, 이 방법으로 금을 생산하는 것은 금을 사서 쓰는 것보다 훨씬 비쌉니다.
마무리하며
이번 연구의 진정한 가치는 새로운 금을 만들어내는 경제적 효용성이 아니라, 원자핵의 구조와 상호작용을 더 깊이 이해하는 기초과학적 성과에 있습니다. 이 연구는 핵물리학 분야의 이론적 모델을 검증하고 발전시키는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
<참고> How CERN Turned Lead Into Gold! 영상은 CERN이 납을 금으로 바꾼 실험의 원리와 과정에 대해 간략하게 설명하고 있습니다.