자연은 짝수를 선호한다

by Raphaël Biscaldi / https://unsplash.com/@les_photos_de_raph

현재 우리는 이 세상의 모든 것이 원자로 이루어져 있고 원자에는 여러 종류가 있다는 것을 알고 있습니다. 화학적 성질을 바탕으로 종류를 분류하면 천연에는 90종류 정도의 원자가 있으며 이 종류를 원소라고 부릅니다. 예를 들면 가장 가벼운 원소는 수소로, 그 다음으로 무거운 것은 헬륨입니다.

원자는 더 이상 분할할 수 없습니다. 원자는 원자핵과 그 주위를 돌고 있는 전자로 이루어져 있습니다. 전자의 수는 원소에 의해 정해져 있고 수소가 1개, 헬륨이 2개, 우라늄은 92개가 됩니다.

원자핵에는 양성자와 중성자가 들어차 있습니다. 양성자의 수는 원자핵 주위를 돌고 있는 전자의 수와 동일합니다. 양성자는 양전하를 갖고 1개의 양성자가 가지고 있는 전하는 1개의 전자가 가지고 있는 음전하와 정확히 같기 때문에 원자는 전체적으로는 양음의 전하가 균형을 이룬 상태로 되어 있습니다.
　
중성자는 크기와 무게는 양성자와 거의 동일하지만 전하가 없는 입자입니다. 여기서 수소를 예로 들어 보겠습니다. 수소의 원자핵을 조사해 보면 대부분의 수소는 양성자가 1개만 들어 있습니다. 그러나 잘 조사하면 때때로 양성자 외에 중성자가 1개 들어 있는 원자핵도 발견됩니다. 즉 같은 수소에서도 원자핵으로 보면 두 가지 종류가 있습니다.

실은 원자핵에는 방사능을 가지고 있는 원자핵과 가지고 있지 않은 원자핵이 있습니다. 양성자는 양의 전하를 가지고 있기 때문에 좁은 원자핵 속에 꽉 채워져 있으면 양성자끼리의 전기적인 반발력이 커져 원자핵이 불안정해집니다. 거기에 전하를 갖지 않는 중성자가 들어가면 안정성이 증가한다고 생각할 수 있습니다. 또한 양성자의 수가 같고 중성자의 수가 다른 동료를 동위원소라고 부릅니다. 가장 동위원소의 수가 많은 원소는 양성자의 수가 50인 주석으로 10종류가 있습니다.

양성자와 중성자의 수에 대해서는 또 다른 흥미로운 것이 있습니다. 양성자·중성자 양쪽이 짝수의 원자핵에서는 동위원소의 수가 많습니다. 이에 비해 홀수개의 양성자·중성자를 포함한 원자핵은 동위원소가 적습니다. 둘 다 홀수의 원자핵은 중성자수 0의 수소도 넣어 5개밖에 없습니다.
　
옛날부터 짝수는 나눠지는 수로서 미움받아 왔는데, 원자핵 속의 양성자와 중성자의 수로는 짝수가 많은 것으로 보아 자연은 짝수를 선호한다고 해석할 수 있습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 陽子と中性子
https://www.ies.or.jp/publicity_j/mini_hyakka/62/mini62.html