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TAG: MPI (막스플랑크연구소)

작성 2014-09-17
조회 2,455

출생1879-03-08 ~ 독일 프랑크푸르트
국적 독일
분야화학
소속카이저빌헬름협회
출신대학마르부르크 대학교, 베를린 훔볼트 대학교
주요업적증핵분열의 발견
수상노벨화학상(1944)

북마크
3

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인물정보

슈트라스만과 함께 핵분열을 발견하였고, 중핵 분열의 발견은 원자력의 사용을 가능하게 하였으나 동시에 원자폭탄의 발명으로도 이어졌다.

유리직공의 아들로 태어나, 건축가의 길을 걸을 수도 있었으나 마르크대학교에서 화학을 공부했다. 1901년에 박사학위를 받았고, 군 복무 후에 화학 보조강사로 대학교에 돌아왔다. 1904년에는 영어를 배우기 위해 런던으로 건너갔고, 그 곳에서 방사능에 관심이 있던 윌리엄 램지 밑에서 연구했다. 그의 연구는 새로운 방사성 물질인 radiothorium의 발견으로 알려져 있으며, 1905년 여름까지 일한 후 가을부터 캐나다 몬트리올에 있는 맥길대학교의 물리연구소에서 교수 어니스트 러더포드(Ernest Rutherford)와 함께 radiothorium 및 radioactinium의 알파 선에 대하여 연구를 실시했다.

1906년 독일로 돌아온 직후 오스트리아의 물리학자 리제 마이트너와 공동연구했으며, 5년후에 카이저빌헬름 화학연구소로 옮겨 방사화학과 과징이 되었다. 1907년에는 베를린으로 옮기며 대학 강사의 자리를 얻었고, 1907년 말에는 박자 Lise Meitner가 베를린으로 와 30년 이상의 협력을 맺어 선, 자기성 스펙트럼, 램지가 정제하라고 주었던 조라듐(crude radium)표본을 가지고 일하는 동안, 라디오트륨이라는 새로운 방사능 물질이 존재함을 발견하여 그의 후원을 받으며 베를린대학교에서 자리를 얻었다. 1915년에는 화학전 전문가가 되어 모든 유럽 전선에서 복무했는데, 전쟁 후에 새로운 방사능 원소인 프로트악티늄을 발견했다고 발견했다. ?

1934년 한은 이탈리아의 물리학자인 엔리코 페르미의 연구에 기반을 두었는데, 페르미의 연구는 우라늄을 중성자로 충격을 주었을 때 몇 가지의 방사성 생성물이 생김이 형성됨을 밝힌 것이었다. 30년 동안 공동 연구를 진행해 왔던 오스트리아 출생 리제 마트너는 유대인인 관계로 스웨덴으로 망명하게 된 후 독일의 정치적 분위기 때문에 연구 성과를 공표할 때 마트너의 이름이 제외되었고, 그 후에야 그녀의 이름을 추가하였으나. Hahandl 노벨상을 받았을 때에도 그의 업적에 대한 공로를 인정받았으나 공동 연구자인 마트너는 여전히 배제되었다.

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시상연설

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.
화합물이 생성되거나 분해될 때는 전자각 바깥 부분에서 상호작용이 일어납니다. 최근까지 화학이 거의 원자들의 조합이나 결합으로부터 원자의 분리를 연구한다는 관점에서 보면 화학은 현재까지 원자 주변 부분에 관한 과학이라고 말할 수 있습니다. 그러나 오늘날 새로운 학문, 즉 핵화학이 등장하고 있는데 이것은 원자의 중심 부분인 핵을 다루며 최근 업적으로부터 판단하건대 과학에서의 혁명을 약속하고 있습니다.

원자핵은 아주 작습니다. 러더퍼드는 원자핵의 지름이 원자지름보다 1만 배나 작아 1센티미터의 10조 분의 1 정도인 것을 발견했습니다. 러더퍼드는 에너지를 가진 방사성원소의 입자, 즉 발사된 입자로 다른 핵으로부터 작은 조각을 떼어내는 데 성공하였습니다. 이와 같은 방식으로 떨어져 나간 것은 수소핵, 즉 양성자라는 것을 알았는데 미소한 크기에도 불구하고 원자핵은 양성자로 이루어진 복합구조였습니다. 후에 졸리오와 그의 부인 이렌 졸리오퀴리는 다른 종류의 원소들이 에너지가 풍부한 양성입자의 방사선에 노출되었을 때 일어나는 현상을 많이 연구하였습니다. 이때 원자의 변환이 일어날 수 있는데 생성된 원자는 일반적으로 불안정하여 다른 종류의 원소입자를 방출하면서 자발적으로 분해됩니다.

페르미는 핵합성을 위해 발사체로써 채드윅이 발견한 중성자를 사용했습니다. 중성자는 양성자와 같은 질량을 가지지만 이름이 의미하듯이 전하를 띠지 않는 것이 다릅니다. 그래서 양성원자핵에 의해 반발하지 않고 이전에 사용했던 양전하를 가진 발사체보다 더 쉽게 결합합니다. 이 방법으로 페르미는 수많은 새로운 종류의 방사성 원자를 만들어 낼 수 있었습니다.

핵화학에 대한 이런 연구들은 반응성 핵의 작은 질량 변화에 관한 것이었습니다. 즉 단순히 다른 종류의 원소입자의 첨가나 손실의 문제였습니다. 그러나 오토 한 교수가 발견한 반응 과정은 아주 다른 특성을 가집니다. 이것은 무거운 원자핵이 대체로 같은 크기의 두 부분으로 분리된다는 것입니다.

한 교수가 리제 마이트너와 30년 동안 공동 연구를 하면서 1936년부터 1938년까지 토륨과 우라늄 같은 가장 무거운 원소에 중성자를 발사하여 얻은 생성물에 관하여 연구하였습니다. 페르미에 따르면 나타난 원소들은 주기율표 원소들의 연장선상에 있고 한 교수와 마이트너는 이 가정을 증명할 수 있다고 믿었습니다. 그러나 1938년 말에 한 교수는 그의 젊은 동료인 슈트라스만과 함께 수행한 연구를 통해 중성자와 우라늄의 반응에서 형성된 생성물 중의 하나가 화학적으로 바륨처럼 거동하는 일종의 라듐이라고 가정하였습니다.

1939년 1월 한 교수는 이 발견을 발표하면서 중성자에 의해 가장 무거운 원소의 원자들이 반으로 쪼개져 주기율표의 중간에 속하는 원소들을 만들어 낼 수 있다는 대담한 견해를 아주 신중한 용어로 표현하였습니다. 한 달 후에 그는 이론의 증거를 제시할 수 있었는데 그것은 세계의 다른 지역에 있는 과학자들이 다른 방법을 사용하여 수행한 연구에서 거의 동시에 확증되었습니다.

한 교수의 발견은 놀라움을 자아냈고 세계 과학자들에게 엄청난 흥미를 불러일으켰습니다. 보어가 개발한 원자핵 구조이론에 연구의 기초를 두었던 리제 마이트너와 프리슈에 의해 중요한 이론적 연구가 즉시 이루어졌습니다. 이 연구는 물질이 에너지로 변환되어 핵분열이 거대한 에너지 방출과 함께 일어난다는 것을 설명하였습니다. 이와 같은 분열 중에 생성되는 조각들이 거대한 힘을 가지고 모든 방향으로 퍼지는 것이 계산을 통해 나타났으며 프리슈는 이것을 실험으로 보여 주었습니다. 핵분열 중의 생성물이 중성자의 방출과 함께 분해된다는 졸리오의 발견과 연결되면서 한 교수의 발견은 우라늄을 쪼개서 아주 큰 에너지를 방출하는 연쇄반응을 만들 수 있다는 것을 보여 주었습니다. 따라서 이후의 연구는 아주 희망적이었습니다.

적은 양의 방사성원소를 화학적으로 확인하는 데 있어서 한 교수는 그의 동료들과 함께 중원자(heavy atom) 핵분열의 수많은 생성물에 대한 화학적 연구 방법에 길을 열었습니다. 분열은 반응하는 핵의 구조와 쪼개는 중성자 에너지에 따라 여러 방식으로 나타날 수 있습니다. 분열의 기본 생성물은 불안정하며 점차 분해되고 원소입자를 방출하여 그것들 각각이 다른 종류의 원자들의 연속적인 출발점이 됩니다. 지금까지 물질 분열 과정의 직접 혹은 간접 생성물은 약 100개가 존재한다고 밝혀졌습니다. 이와 같은 생성물은 주기율표에서 셀레늄과 프라세오디뮴 사이에 있는 25개 원소들과 연결됩니다.

핵분열은 아주 위험하지만 그 발견은 매우 중대하며 유망합니다. 1943년 가을에 한 교수는 핵화학 분야에서 이룬 그의 최근 업적에 대한 스웨덴 과학원의 글을 읽었는데 거기에 연쇄반응으로 우라늄이 쪼개지는 가능성을 언급하고 있었습니다. 연쇄반응으로 우라늄이 쪼개지는 과정에서 막대한 에너지가 순식간에 만들어져 그 효과가 이때까지 알려진 어떠한 폭발 현상도 능가한다는 것입니다. 그러나 한 교수는 내포된 기술적 어려움을 어떻게 극복할 수 있을지 의심스러웠습니다. 그는 "신의 섭리는 하늘에 다다르는 나무를 원치 않는다"라고 말했고, 사람들은 그의 목소리에 담겨 있는 염원으로부터 그가 원자력 정복은 훨씬 후에 이루어지기를 바란다는 것을 추측할 수 있었습니다. 그는 평화적인 목적을 위한 원자력의 사용보다 원자폭탄의 개발이 더 가깝게 다가와 있다는 생각에 전율하였습니다.

한 교수는 불굴의 정신으로 그가 부딪힌 문제를 푸는 데 매우 고무되었지만 인간에게 불을 주었던 프로메테우스와 달리 그는 인간이 원자력을 통제해야 한다고는 생각하지 않았습니다. 인류가 이 발견의 선물이 주는 책임감을 깊게 느끼기를 빕니다. 그러면 이것은 축복이 될 것이고 인류 생활의 향상을 위해 한 걸음 더 나아가는 것이 될 것입니다.

스웨덴 왕립과학원은 중원자 핵분열을 발견한 공로로 한 교수님께 1944년 노벨 화학상을 수여하기로 결정하였습니다. 한 교수님이 감사의 뜻을 표하며 유감스럽게도 이 수여식에 참석할 수 없음을 알려 왔습니다. 그러므로 상을 수여하고자 하는 과학원의 결정을 지금은 실행할 수 없습니다.

스웨덴 왕립과학원 노벨 화학위원회 위원장 A. 베스트그렌

티셀리우스 교수는 1946년 12월 13일에 오토 한 교수를 위해 다음과 같이 연설하였다.

한 교수님.
교수님은 불행히도 1945년 10월 10일에 열린 노벨상 수상식에 참석할 수 없었습니다. 그러나 그때 화학 분야 노벨위원장은 교수님의 연구 결과를 자세하게 보고하였습니다. 그러므로 저는 오늘 교수님이 상을 받고 축하를 받기 위해 직접 참석하였다는 사실에 기쁨을 표현하는 것으로 말씀을 마치고자 합니다. 중핵분열의 발견은 우리 모두, 온 인류가 앞으로의 발달에 엄청난 기대를 갖고 있지만 동시에 큰 두려움을 갖게 하고 있습니다. 교수님. 교수님의 위대한 발견이 어떠한 궁극적인 실제 응용과는 상관없이 원자핵에 대한 광범위한 연구의 결과이기 때문에, 이 분야의 연구에서 더 많은 열정적인 개발이 이루어지는 것은 특히 교수님께 엄청난 기쁨일 거라고 확신합니다. 원자핵의 실제 응용에 관해서는 교수님도 결국 인류에 대한 축복으로 기여할 것이라는 우리의 희망과 함께 하리라 확신합니다.

오토 한 교수님. 교수님께 왕립과학원의 뜨거운 축하를 전해드리며, 이제 전하로부터 1944년 노벨 화학상을 받으시기 바랍니다.

- 1944년 노벨 화학상은 1945년 11월 15일에 발표되었다.

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