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유카와 히데키의 중립자 발견
일본인 최초의 노벨상 수상자 유카와 히데키(1907~1981)는 새로운 입자인 중간자를 발견했다. 아버지는 지리학자로 교토대학의 교수였다. 어머니는 자식들을 모두 아버지처럼 학자로 키우려고 했다. 덕분에 히데키는 학자가 될 수 있었다.
어느 날, 히데키는 이탈리아의 페르미가 쓴 논문을 읽고 깜짝 놀랐다. 페르미는 방사선의 문제를 뉴트리노라는 아직 발견되지도 않은 입자를 생각해서 훌륭하게 설명하는 이론을 완성했기 때문이었다.
뉴트리노라는 것은 무게가 거의 없고 전기도 띠지 않으므로 설험으로는 발견할 수가 없었다. 그런데 페르미는 이런 입자가 있다는 것을 가정하고 훌륭한 이론을 완성한 것이다.
‘그렇다면 나도 할 수 있다.’
당시 히데키는 ‘핵력의 매개를 하는 미지의 입자’에 대해 연구하고 있었다. 그러나 생각처럼 쉬운 연구가 아니어 고심하다보니 불면증에 시달리고 있는 때였다. 바로 이때 페르미의 논문을 보게 되었고, 순간 자신감을 갖게 되었다. 히데키의 연구는 밤낮없이 진행되었다. 히데키의 연구실은 하루 밤도 불이 꺼지지 않을 정도였다.
그러던 어느 날 밤, 히데키의 머리에 기발한 생각이 떠올랐다.
‘핵력은 아주 짧은 거리에서밖에 기능을 하지 않는다. 이 거리를 기본으로 하면 핵력이 매개를 하는 입자의 무게를 계산할 수 있을 것이다.’
곧 그 방법으로 입자의 무게를 계산해 보았다. 핵력이 미치는 거리는 10조분의 2cm라는 짧은 거리였다. 이것에서 새로운 미지의 입자 무게를 계산해보니 그것은 전자무게의 200배 정도였다. 이것은 전기를 지니고 있는 것이다.
그러나 그 입자는 우주선 속에서나 찾을 수 있는 알 수 없는 정체의 입자였다.
그래도 히데키는 페르미처럼 자신의 연구결과를 ‘소립자의 상호 작용에 대해서’라는 제목으로 발표했다. 이때가 1934년 11월 7일 이었다.
그의 논문은 세간의 큰 관심을 끄지 못했다. 예언 같은 이론이었기 때문이었다.
그로부터 2년 뒤. 앤더슨과 네더마이어라는 학자가 전자의 200배 정도 무게의 입자를 발견하면서 히데키의 이름은 금방 세상에 알려지게 되었다. 이 입자는 처음에 ‘유카와 입자’로 불렸는데, 곧 ‘전자와 양자의 중간 무게의 소립자’라고 해서 ‘중간자로 불리게 되었다. 그 후 히데키의 연구는 놀라운 가속도가 붙었고, 1949년 드디어 노벨상을 수상하는 영예를 안게 되었다.
왕 연 중
(한국발명문화교육연구소 소장, 영동대학교 발명특허공무원학과 교수)
(이메일 : wangyj39@dreamwiz.com 전화 : 011-890-8578 )
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