<p>이제 고3인 평범한 고등학생입니다. 제가 평소에 핵물리를 정~~말 정말 좋아하는데</p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">아니 물리에서 배우는 건 고작 E=mc² ?? ㅠㅠㅠㅠ</span></p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">그래서 제가 제 나름대로 가정을 정해서 핵자의 원리를 파헤쳐 봣어요!</span></p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">어디 알릴 데도 없고 이렇게 오유에 올려봅니다.</span></p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;"><br></span></p><p>이름하여 <span style="font-size: 36pt;"><<span style="color: rgb(255, 0, 0);">삼각형 핵자 모델</span>></span><span style="font-size: 36pt;">!!! </span></p><p><br></p><p>4가지 <span style="font-size: 12pt;">기본가정</span>을 설명해 드리겠습니다.</p><p><br></p><p><i>0) 강한 핵력을 설정하지 않는다.</i></p><p><i>1) 모든 중입자은 쿼크로 이루어져 있다.</i></p><p><i>2) 안정한 핵자는 정삼각형 구조를 이룬다.</i></p><p><i>3) 쿼크간 결합길이는 모두 동일하다.</i></p><p><br></p><p><br></p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">아니 강한 핵력을 설정하지 않는다니, 이 무슨 말이야.</span></p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">저는 전자기력 만으로도 강한 핵력을 설명할 수 있을 것 같은 생각을 해보았습니다.</span></p><p><br>예를 들어 중성자 2개가 있다고 생각해봅시다. 사실 중성자는 '전체적으로' 중성이기 때문에 먼 거리에서는 충분히 전자기적 인력이 작용하지 않는다고 생각할 수 있습니다. 하지만 실제로는 어떨까요?</p><p>가정1 에 의해 중성자는 udd 구조를 이룹니다.</p><p><img src="http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/81/Quark_structure_neutron.svg/250px-Quark_structure_neutron.svg.png" alt="Quark structure neutron.svg"> </p><p>              < 중성자의 쿼크 구조></p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;"><br></span></p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">그럼 이 두 개의 중성자가 아주 가까이, 서로 다른 전하량의 두 쿼크끼리 붙은 채로 있다면 어떨</span>까요? 물론 다른 쿼크 간의 반발력도 고려해야겠지만 거리가 거의 0에 가까운 결합의 경우 인력은 이론상 무한대, 유한값을 지니는 반발력을 충분히 이겨내고 결합할 수 있을 것으로 예상됩니다. <span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">이런 결과는 양성자 - 중성자 결합은 물론 양성자 - 양성자 결합에서도 생각할 수 있습니다.</span></p><p>  즉 저의 제 0가정의 근거는 이렇습니다.</p><p><br></p><p>제 1가정은 현대물리학의 발전으로 충분히 밝혀졌죠?</p><p><br></p><p>제 2가정이 다소 논란의 여지가 있을 수 있을텐데요.. </p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">"아니 왜 하필 정삼각형이야? 일직선상에 있을 수도 있잖아."</span></p><p>네.. 실제로 보니 세 쿼크는 우세한 인력으로 무한히 크기가 작아지거나 일직선상으로 나열되는 모습을 보였습니다.</p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">하지만 그런 모습으로는 이론을 전개해 나가기가 힘들었습니다.</span></p><p>그럼 정삼각형은?? 캬.. 얼마나 아름다워요 그 섹시한 자태가!!</p><p>어쩌면 강한핵력을 제 2가정의 근거로 삼을 수도 있을 겁니다. 글루온의 작용으로 쿼크가 정삼각형 구조를 이룬다...</p><p><br></p><p>하지만 이론의 단순성을 위해 강한핵력을 배제하였으며, 이는 어쩔 수 없는 가정으로 남겨두겠습니다. 제 3가정 역시 마찬가지입니다.</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p>이렇게 설정되는 양성자와 중성자의 모습은 다음과 같습니다.</p><p><br></p><p><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/83a4cb754b654c396890bf9cefe33f49.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" />(양성자)</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/5ba410b160f01041e202d6ff8214bb4c.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" />(중성자)</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">빨간색은 +2/3 e 의 전하량을 가지는 업쿼크이며</p><p style="text-align: left;">파란색은 -1/3 e 의 전하량을 가지는 다운쿼크입니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">우리가 일반적으로 아는 공 모양의 양성자, 중성자와는 달리 평면 구조를 지니는 핵자들! 좀 낯설죠?</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">이제 저의 본격적인 기술(description)이 시작됩니다!</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p><span style="font-size: 36pt;">1. 핵자간의 결합</span></p><p><br></p><p><i>기본 원리 -  쿼크간의 인력은 최대, 반발력은 최소가 되게 결합한다.</i></p><p><br></p><p>첫번째로 우선 핵자들이 어떻게 서로 결합하는지를 설명해드리겠습니다.</p><p>그 원리는 기본원리에서 설명한 듯이 인력을 극대화, 반발력을 최소로 하는, 전자쌍 반발원리와 똑같이 흘러가는 점입니다.</p><p><br></p><p>그 원리에 따르면 </p><p>p-n결합(양성자와 중성자 간의 결합)<span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">,</span></p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">p-p 결합(양성자와 양성자 간의 결합),</span></p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">n-n 결합(중성자와 중성자 간의 결합) </span><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">은 다음과 같습니다.</span></p><p><br></p><p> </p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/8d3a0e3995ce256eda20fa192b56cca7.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" />(p-n 결합)                짧은 작대기는 두 쿼크가 '결합쿼크쌍'을 이루고 있음을 말합니다.</p><p style="text-align: left; margin-left: 28em;"> 결합쿼크쌍은 거리는 이론상 0에 가까운 서로 다른 부호의 쿼크가 결합된      상태를 말합니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/a63df142576971201b550c2a6ad080f2.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" />(p-p 결합)</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/3a05fd4ee254f21ae5c7915bf7aad1b3.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" />(n-n 결합)</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">이 결합은 모두 기본 원리에 따른 모습입니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">왜 꼭 이런 모습일까요? 가령 아래와 같은 p-p 결합을 생각해봅시다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/34c1f40d3e73b223d66f562e7db71295.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" />물론 이러한 결합역시 결합쿼크쌍을 하나 가지고 있지만, 이런 경우보다는 각 양성자의 아래쪽에 있는 두 쿼크끼리 결합쿼크쌍을 이룰 때 기본원리에 의해 더욱 안정될 수 있습니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">즉 <img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/a63df142576971201b550c2a6ad080f2.bmp" class="txc-image" style="font-size: 10pt; line-height: 1.8; clear: none; float: none;" /> 이런 모습이 나오는거죠.</p><p style="text-align: left;">이 결합이 평면 구조를 이룰 수 밖에 없는 이유는 결합하지 않는 두 업쿼크 간의 반발력을 최소화하기 위해서입니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 18pt;">＊ p, n 핵자 결합의 세기 비교.</span></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">결론부터  말하자면, 두 핵자 간 결합력의 세기는 </p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 24pt; color: rgb(255, 0, 0);">p-n > n-n > p-p</span> 순입니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">p-n 결합은 무려 3개의 결합쿼크쌍을 가집니다. 완전 딴딴하게 뭉친거죠!</p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">n-n과 p-p 는 2개로써 거의 비등비등하지만 양 끝의 결합하지 않은 두 쿼크의 반발력을 고려하면 위의 결론을 얻을 수 있습니다.</span></p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">이는 실제로 핵자 간의 결합이 양성자와 중성자에서 가장 강력하며 양성자와 양성자 간에 가장 약하다는 사실과 부합합니다!</span></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 24pt;">＊ 결합쿼크쌍의 결합력, 결합길이</span></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">중수소 융합식을 통해 결합쿼크쌍의 결합력을 알아낼 수 있는데요,</p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">중수소 융합식은 H + n → D + 에너지 입니다.</span></p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">이 과정을 그림으로 나타내면</span></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/eaf3ffd6ddf2067102541cc1dd5878c7.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" /></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">다음과 같습니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">여기서 발생하는 E는 바꿔 말하면 세 개의 결합쿼크쌍의 결합을 떼어내는데 필요한 에너지죠??</p><p style="text-align: left;">두 쿼크가 결합되어 있을 때 두 쿼크 간의 길이를 R이라고 합시다.</p><p style="text-align: left;">거리가 r일 때, 두 쿼크 간의 전자기적 인력의 크기는 </p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/1f00725ad82a1f42f25361a4de80c3bb.gif" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" /></p><p style="text-align: left;">이 됩니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">따라서 결합에너지는</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><span style="color: rgb(64, 64, 64); font-family: 굴림, Gulim; line-height: 19px;"> </span><img src="http://kinimage.naver.net/20130317_297/13635269707264NsRn_JPEG/5176578_1363526970.jpg" align="middle" equation="%7B%22meta%22%3A%5B%220%2C0%2Cffffff%2C90%22%5D%2C%22latex%22%3A%22E%3D%5C%5Cint%20_%7B%20R%20%7D%5E%7B%20%5C%5Cinfty%20%20%7D%7B%20-%5C%5Cfrac%20%7B%202ke%5E%7B%202%20%7D%20%7D%7B%209r%5E%7B%202%20%7D%20%7D%20%7Ddr%3D-%5C%5Cfrac%20%7B%202ke%5E%7B%202%20%7D%20%7D%7B%209R%20%7D%20%22%2C%22scale%22%3A%221%22%7D" order="0" style="color: rgb(64, 64, 64); font-family: 굴림, Gulim; line-height: 19px;">이 됩니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">즉 위의 중수소 반응식에서의 방출 에너지는 이 값의 세 배인 부호를 무시하면 2ke^2/3R 이 되는 것입니다.</p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">실제 방출 에너지는 2.746047514 * 10^-13 J 이며 이를 통해 결합길이는</span></p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;"><span style="font-size: 18pt;">R=5.602489865 * 10^-16(m)</span>를 알 수 있습니다.</span></p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;"><br></span></p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 36pt;">2. 세 개 이상 핵자간의 결합</span></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">그럼 핵자가 세 개 이상 결합할 때는 어떤 구조를 이룰까요?</p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">몇 가지 가능한 상황을 살펴봅시다.</span></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">1) p-n-p 결합</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">ㄱ. 가장 단순한 형태로 p-n 결합이 2개 겹친 형태로</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/3ca1110e20d7d9f7b9669a6403d4fa31.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" />이런 모습을 생각할 수 있는데요,  6개의 결합쿼크쌍이 존재하지만 이는 중심 중성자를 기준으로 한 위 아래의 양성자의 결합에 관한 문제이고, 양 끝의 양성자 같의 반발력이 상당히 클 것으로 예상되어 생각보다 불안정할 것 같습니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">ㄴ. p-p 결합에 n이 하나 결합하는 경우 - 4가지가 있습니다~</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">ⓐ                                                           ⓑ</p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/0726a4ad1ee84d327a3cd9a150da50d8.bmp" class="txc-image" style="font-size: 10pt; line-height: 1.8; clear: none; float: none;" /><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/aa5d9d050701db6b3518005ae8026872.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" /></p><p style="text-align: left;">ⓒ                                                            ⓓ</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/4c1510e80287f2bb07f7351b670edd6c.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" /><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/af1229cfc7aeee1303b58c54ebba192d.bmp" class="txc-image" style="font-size: 10pt; line-height: 1.8; clear: none; float: none;" /></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">우선 이 경우 흥미로운 부분을 발견할 수 있는데요, 세 꼭짓점이 한 곳에 모여 결합쿼크 쌍도 아닌 것이 보면 꼭 양성자(uud), 중성자(udd)같은 결합을 이루고 있죠? 이 때 양성자 같은 결합을 p형 연결(connection), 중성자 같은 연결을 n형 연결이라고 명명했습니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">왜 결합이 아니라 연결이라 했느냐, 바로 아주 많은 쿼크가 모여 있으면 너무 불안정해져서 결합이 깨져버릴 수 있다는 점에 착안했기 때문입니다. 그래서 그냥 연결만 되었다고 해서 연결이라고 명명했습니다!</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">여기서 한 가지 부수적인 가정이 필요한데요, 핵자의 안정적인 존재를 위해서는</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><i>p형 연결과 n형 연결은 모두 안정된 상태를 유지한다.</i></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">라는 겁니다. 양성자와 중성자 역시 안정하게 존재하니 납득이 될.. 듯 하죠?? ㅎㅎ</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">다시 원래의 이야기로 돌아와 ⓐ 를 살펴봅시다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">ⓐ는 그 자체로 결합이 완료되었습니다. 우선 n형 연결이 상단부 중앙에 보이네요. 양 끝의 업쿼크 간 반발력을 최소화 하기 위해 평면상태 및 의자 모양, 즉 </p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/27747112a2a9f4a191110d3f08ea9c13.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" />이런 형태도 충분히 유추 가능합니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">하지만 ⓑ타입은 ⓐ에 비해 훨씬 안정적입니다.  상단부의 p형 연결이 있고 양 끝의 쿼크가 결합쿼크쌍을 이룰 수 있기 때문이죠. 그렇게 되면 한 면이 없는 정사면체 구조를 이루게 되어 </p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/17a2b6ac597f24df60a647557acfda27.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" />(빨간 원은 p형 연결, 파란 원은 n형 연결을 의미합니다.)</p><p style="text-align: left;">이런 구조를 이루게 됩니다. 아름답죠?</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">ⓒ,ⓓ 타입은 하나의 변으로 결합된 양성자에 대해 그 결합된 변에 다시 중성자가 결합된 상태인데요, 차이라면 c의 경우 두 개의 n형 연결로 생성되지만 d는 하나의 p형 연결과 다른 하나의 n형 연결로 연결된다는 점이지요.<br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">ⓒ 타입은 세 개의 비결합 업쿼크가 반발하므로 반발력을 최소화하기 위해 세 핵자가 120도 각도를 유지하며 생성됩니다.</p><p style="text-align: left;">ⓓ 타입은 결합하지 않은 두 개의 업쿼크끼리는 반발하고 나머지 하나의 다운쿼크에 대해서는 인력이 작용하므로 결국 </p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/3ca1110e20d7d9f7b9669a6403d4fa31.bmp" class="txc-image" style="clear: none; float: none;" />ㄱ. 의 경우처럼 모두 포개어져 버립니다.</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">이런 방식으로 유추할 때, 가장 안정한 3헬륨의 구조는 ⓑ타입, 즉</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/17a2b6ac597f24df60a647557acfda27.bmp" class="txc-image" style="clear: none; float: none;" />임을 알 수 있습니다.  </p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">같은 방식으로, 삼중수소(T)의 경우</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/ceca958c2eb93d61578840a6f16c2dfc.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" /></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">4헬륨의 경우</p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201303/de942cfb4d643e70eaef5b86e21de96c.bmp" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" /></p><p style="text-align: left;">이 됩니다!<br></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">시간 관계상 오늘은 여기까지만 쓸게요 ㅠㅠ </p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;"><span style="font-size: 36pt;">To be continued.</span></p><p style="text-align: left;"><br></p><p style="text-align: left;">Final)  가설상의 핵융합 에너지 유추.</p>