노벨상을 받은 과학자 퀴리부인이 알려주는 방사능이란?

방사능 분야에서 선구자로 알려진 프랑스 과학자 퀴리부인! 방사능 분야에서 어떻게 선구자가 되고 노벨상까지 받을 수 있었을까요?

퀴리부인이 알려주는 방사능에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

 

 

 

눈에 보이지 않는 가시광선은 무엇일까요?

빛에는 빨강, 노랑, 파랑처럼 눈에 보이는 빛도 있고 우리 눈으로 볼 수 없는 빛도 있습니다. 오늘은 눈에 보이지 않는 빛에 대해 알아봅시다.

리모컨 스위치를 누르면 왜 TV가 켜질까요? 그것은 리모컨에서 눈에 보이지 않는 빛이 나오기 때문입니다. 그리고 TV에는 이 빛을 받으면 작동되는 센서가 있습니다. 그래서 센서가 이 눈에 보이지 않는 빛을 받아 TV의 전원을 자동으로 켜지게 하는 겁니다.

그런데 리모컨과 TV의 센서 사이에 두꺼운 책을 놓아두고 다시 리모컨 스위치를 눌렀을 때는 TV가 켜지지 않습니다. 이것은 리모컨에서 나온 눈에 보이지 않는 빛이 두꺼운 책을 뚫고 지나가지 못하고 모두 반사되었기 때문입니다. 즉, 이 빛이 TV의 센서에 도착하지 못했기 때문에 TV가 켜지지 않는 것입니다. 이 눈에 보이지 않는 빛은 적외선입니다. 그렇다면 눈에 보이지 않는 빛에는 어떤 것이 있는지 알아보겠습니다. 빛은 '파동'입니다. 

벽에 줄을 매달고 한쪽 끝을 천천히 흔들었을 때 파도의 모습과 똑같이 줄이 흔들립니다. 바로 파동입니다. 줄의 각 지점이 오르락내리락하는 이것을 '진동'이라고 합니다. 이런 진동이 옆으로 퍼져 나가는 현상이 '파동'입니다. 파동의 가장 높은 지점을 '마루', 가장 낯은 지점을 '골'이라고 합니다. 그리고 마루와 마루 사이의 거리를 '파장'이라고 합니다.

 

줄을 더 세게 흔든다면 어떻게 될까요? 파장이 더 짧아지게 됩니다. 세게 흔들었다는 것은 더 큰 에너지로 파동을 만들었다는 것을 말합니다. 그러니까 파장이 짧을수록 에너지가 크다는 것을 알 수 있습니다. 

 

 

빛의 파장

빛은 파동이라고 했습니다. 그럼 파장이 긴 빛도 있고 파장이 짧은 빛도 있을 것입니다. 이제 빛이 파장에 따라 어떤 모습을 가지는지 알아보겠습니다. 빛은 색깔에 따라 파장이 다릅니다. 예를 들어 빨강 빛은 파장이 720 나노미터 정도이고 주황-노랑-초록-파랑-남색으로 갈수록 파장이 짧아지다가 보라가 파장이 380 나노미터 정도가 되어 가장 짧아집니다.

 

나노미터는 아주 작은 길이를 나타내는 단위로 다음과 같습니다.

 

1 나노미터 = 1/100만 밀리미터

 

그러므로 380나노미터에서 720 나노미터까지의 빛은 우리 눈으로 볼 수 있어 색깔이 구분되는데 이런 빛을 가시광선이라고 합니다. 하지만 파장이 380 나노미터 짧거나 720 나노미터보다 긴 빛은 우리 눈으로 볼 수 없습니다. 빨강 빛보다 파장이 길어 눈에 보이지 않는 빛을 적외선이라고 합니다. 적외선은 우리 눈에는 보이지 않지만 느낄 수 있는 빛입니다. 

 

어두컴컴한 지하실에서 난로에 불을 붙인다면 불길이 아직 타오르지 않아 아무것도 보이지 않지만 우리는 약간의 온기를 느낄 수 있습니다. 이것은 우리 눈에 보이지 않는 빛인 적외선이 우리 몸에 부딪히고 있기 때문입니다. 적외선보다 파장이 더 긴 빛을 '마이크로파'라고 합니다. 우리가 전자레인지 안에 '햇반'을 넣고 2분에 맞춰 돌리면 2분 후에 맛있는 밥이 만들어집니다. 어떻게 2분 만에 맛있는 밥으로 변했을까요? 그것은 전자레인지 속에 보이지 않는 빛인 마이크로파가 나오기 때문입니다. 이 빛이 햇반 속의 수분들과 부딪히면 수분들이 에너지를 얻어 움직입니다. 이때 만들어지는 열로 햇반이 밥이 되는 것입니다.

 

마이크로파는 파장이 마이크로미터 정도인 빛을 말합니다. 마이크로미터는 다음과 같이 정의됩니다.

 

1 마이크로미터 = 1/1000 밀리미터

 

마이크로파보다 파장이 길어진 빛은 라디오파 또는 TV파라고 부르는데 역시 우리 눈에 보이지 않습니다. 우리가 집에서 라디오를 듣거나 TV를 볼 수 있는 것은 방송국에서 발사된 라디오파나 TV파를 안테나가 수신하기 때문입니다. 

 

이번에는 파장이 너무 짧아 우리 눈에 보이지 않는 빛에 대해 알아보겠습니다. 보랏빛보다 파장이 짧아 눈에 보이지 않는 빛을 '자외선'이라고 합니다. 자외선은 너무 많이 쪼이면 우리 몸의 어두운 부분을 태워 화상을 입히거나 기미 · 주근깨를 만들거나 심하면 피부암을 일으킬 수도 있습니다. 자외선보다 파장이 짧은 빛은 X선입니다. X선은 투과성이 강해 우리 몸속을 들여다볼 수 있습니다. X선보다 파장이 짧은 빛은 감마선입니다. 이 빛도 투과력이 강합니다. 감마선은 태양에서 오는 빛에 들어 있지만 지구의 대기가 반사시키기 때문에 우리 주위에서는 느낄 수 없는 빛입니다. 

 

 

X선은 무엇일까요?

암실에서 방전관에 스위치를 올렸을 때 어둠 속에서 희미한 빔이 보일 겁니다. 그런데 방전관에 검은 천을 덮으면 어떻게 될까요? 방전관에서 나온 빛이 검은 천을 빠져나오지 못하기 때문에 다시 어두워질 것입니다. 이것이 바로 가시광선의 특징입니다. 가시광선은 물체를 투과하지 못합니다. 

이번에는 방전관의 한쪽 유리 부분을 잘라내고 대신 그 부분에 알루미늄 막을 입혔을 때, 방전관을 검은 천으로 덮고 스위치를 올렸다면 방 안은 여전히 깜깜할 것입니다. 아무것도 달라진 것이 없어 보일 수 있습니다. 하지만 지금 방전관에서는 알루미늄 막을 통해 눈에 보이지 않는 빛이 나오고 있습니다. 확인해 본다면, 알루미늄 막과 나란한 방향으로 형광스크린을 놓았을 때 이 스크린은 빛을 받으면 반짝거립니다. 형광물질로 만들었기 때문입니다. 물론 이때 빛은 눈에 보이지 빛일 수도 있고, 안 보이는 빛일 수도 있습니다. 

이때 방전관을 검은 천으로 덮고 다시 스위치를 올리면 형광스크린이 반짝 빛을 냅니다. 이것은 마술처럼 보일 수 있지만 이것은 방전관에서 눈에 보이지 않는 어떤 빔이 검은 천을 뚫고 나와 스크린에 부딪혀 형광물질이 빛을 내게 하는 것입니다.

이것은 방전관의 (-)극에서 나온 전자들이 알루미늄 막과 충돌함으로써 만들어지는 빛인데 X선이라고 합니다. X선은 보통의 빛이 가지지 않는 능력을 갖고 있습니다.

 

X선이 나오는 곳과 스크린 사이에 두꺼운 책을 놓고 스위치를 올렸을 때 스크린이 반짝입니다. 스크린이 반짝거렸다는 것은 방전관에서 나온 X선이 책을 뚫고 지나갔다는 것을 말합니다. 이렇게 보통의 가시광선이 뚫고 지나갈 수 없는 장애물을 뚫고 지나가는 능력을 '방사능'이라고 합니다. 이 능력을 가진 빔을 '방사선'이라고 합니다. 그러니까 X선은 방사선입니다. 그렇다면 X선은 이 세상의 모든 물질을 뚫고 지나갈 수 있을까요? 책 대신 그 자리에 철판을 놓고 방전관의 스위치를 올렸을 때, 이번에는 스크린을 반짝거리지 않습니다.

X선이 철판을 뚫고 지나가지 못했다는 것입니다. 그러니 방사선이라고 해서 모든 물질을 뚫고 지나가는 것은 아닙니다. 철판이 책보다는 훨씬 단단한 물질이기 때문에 X선이 뚫지 못하는 것입니다.

X선은 가시광선이 뚫지 못하는 물체를 뚫고 지나가는 방사능을 가지고 있으므로 방사선입니다. X선은 방전관을 이용하여 인공적으로 만든 방사선이므로 이 방사선을 '인공방사선'이라고 합니다. 

 

공항에 가면 공항 검색대의 모니터를 통해 가방 속에 있는 물건들의 모습을 볼 수 있습니다. 이것도 X선을 이용한 장치입니다. 보통은 빛이 가방을 뚫고 들어가지 못하지만 X선은 가방을 뚫고 들어가 가방 속 물건에 반사된 다음 모니터를 통해 우리에게 보여지는 것입니다.

병원에서 손 X-ray을 찍는 다면 손뼈가 나타나게 됩니다. X선이 뼈는 뚫고 나가지 못하고 살은 뚫고 지나가기 때문에 뼈 사진이 나타난 것입니다.