한스 베테의 별 에너지 이론이란?

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별의 에너지에 대한 한스 베테(Hans Bethe)의 이론

 

  

태양과 별을 구성하는 수소가 핵융합반응을 일으켜 막대한 에너지가 발생하게 된다는 '한스 베테 이론'(Hans Bethe's Theory)은 오늘날의 사람들에게 상식이다. 그러나 이 사실을 이론적으로 처음 밝힌 과학자는 독일계 미국 물리학자 한스 알브레흐트 베테(Hans Albrecht Bethe 1906-2005)였다.  

 

“별의 표면에서 방사되는 엄청난 에너지와 빛은 가장 가벼운 원소인 수소의 핵이 높은 온도에서 핵반응을 일으킨 결과 발생한다. 대부분의 별은 약 75%의 수소와 25%의 헬륨, 그리고 2%의 기타 물질로 이루어진 둥그런 가스 덩어리이다. 별에서는 4개의 수소 핵이 융합(融合 fuse)하여 1개의 헬륨 핵이 만들어지고, 이때 수소 질량의 1%가 엄청난 에너지로 변한다. 이 융합반응에는 탄소(C)와 질소(N) 및 산소(O)가 촉매작용을 하는데(‘CNO 사이클’이라 부름), 그 동안 세 원소는 융합반응을 도울 뿐 소모되지는 않는다.”

 

 

​베테는 독일의 물리학자였으나 히틀러가 정권을 잡자, 1937년 미국으로 이민했다. 그는 제2차 세계대전 동안 최초의 원자폭탄을 제조한 로스 알라모스 연구소에서 이론 물리학 분과의 수석 과학자로 일했다.

 

1938년에 발표한 베테의 이러한 핵융합 이론은 다른 과학자들로 하여금 원자폭탄보다 더 강력한 수소폭탄을 개발하도록 했다. 그는 별의 에너지 이론을 밝힌 공적으로 1967년에 노벨 물리학상을 받았다. 베테와 거의 같은 시기에 독일의 물리학자 칼 폰 바이재커(Carl von Weizsäcker 1912-2007)도 별에서 일어나는 핵융합 이론을 세우고 있었다.

 

 

우라늄 핵분열 현상의 첫 발견