세 조각짜리 우주

아무거나 집어 들어 보세요. 이 책, 여러분의 손, 차가운 물 한 컵도 좋아요. 가까이 들여다보세요. 더 가까이요. 눈으로 따라갈 수 없는 곳을 지나 더 깊이 들어가면, 마침내 우주가 모든 것을 만들 때 쓰는 가장 작은 레고 블록에 닿게 돼요. 바로 원자예요. 그리고 모든 원자는, 무엇을 이루고 있든, 딱 세 가지 조각으로 만들어져 있어요.

우리 팀을 소개할게요. 양성자, 중성자, 전자가 있어요. 그게 전부예요. 이 세 등장인물이 온 물질 세상의 모든 역할을 맡고 있답니다. 나무, 별, 샌드위치, 그리고 여러분까지. 전부 이 세 가지가 서로 다른 양으로 쌓여 만들어진 거예요. 이들을 지금껏 만들어진 모든 영화에 계속 캐스팅되는 세 배우라고 생각해 보세요.

먼저, 원자의 중심인 원자핵이에요. 이건 사실 ‘가운데에 있는 작고 빽빽한 덩어리’를 멋지게 부르는 말이에요. 우리 세 등장인물 가운데 둘이 이곳에 살아요. 주먹 안의 구슬처럼 꼭꼭 뭉쳐 있지요. 세 번째 등장인물은 아주 멀리 가장자리 쪽에 살고 있는데, 그 말썽꾸러기는 곧 만나 볼 거예요.

양성자는 좀 으스대는 친구들이에요. 양성자 하나하나는 아주 작은 양전하를 가지고 있어요. 전하는 입자들이 서로 끌어당기거나 밀어내게 하는 일종의 사회적 자석 힘이라고 생각하면 돼요. 그리고 여기에 큰 비밀이 있어요. 양성자의 개수가 여러분이 어떤 원소인지 결정한다는 거예요. 양성자가 하나면? 수소예요. 여덟 개면? 산소예요. 양성자는 말하자면 원자의 이름표랍니다.

다음은 중성자예요. 차분하고 느긋한 룸메이트 같은 친구들이죠. 중성자는 양성자 바로 옆에 앉아 있고, 크기도 거의 똑같지만 전하는 전혀 없어요. 중성이죠. 이름도 바로 거기서 왔답니다. 중성자의 일은 원자핵이 흩어지지 않게 지켜 주는 거예요. 구슬들 사이에 끼워 넣은 푹신한 받침처럼, 구슬들이 덜그럭거리며 빠져나가지 않게 해 주지요.

이제 말썽꾸러기를 만나 볼 차례예요. 바로 전자예요. 전자는 음전하를 가지고 있어요. 양성자의 양전하와 반대이지요. 전자는 터무니없이 작고 믿기 힘들 만큼 빨라서, 원자핵 주위를 흐릿한 구름처럼 쌩쌩 돌아다녀요. 가지런한 작은 원을 그리는 게 아니라, 너무 빨라 붙잡아 볼 수 없는 벌들이 벌집 주위를 윙윙 나는 것에 더 가까워요.

그렇다면 왜 이 모든 것이 흩어져 날아가 버리지 않을까요? 전하들이 춤을 추기 때문이에요. 서로 반대인 전하들은 끌어당겨요. 그래서 음전하를 가진 전자들은 중심에 있는 양전하의 양성자 쪽으로 끌려가고, 그곳에 머무르지요. 원자에 양성자와 전자의 수가 같으면, 플러스와 마이너스가 균형을 이루고 원자는 차분하고 만족스러운 상태가 돼요.

그리고 전자는 거의 모든 재미있는 일의 비밀이에요. 원자들이 서로 부딪치며 전자를 바꾸거나 나누면, 서로 달라붙어 분자가 돼요. 그렇게 물, 공기, 그리고 여러분이 만들어지는 거예요. 전자들이 줄지어 흐르면, 그게 바로 여러분의 방을 밝히는 전기예요. 작은 말썽꾸러기가 사실은 우주에서 가장 바쁜 일꾼이었던 거죠.

그러니 다음에 차가운 물 한 컵을 들고 있을 때, 여러분의 손안에 정말 무엇이 있는지 기억해 보세요. 이름표를 단 조용한 양성자 무리, 평화를 지키는 중성자들, 그리고 언제나 늦은 것처럼 쌩쌩 달리는 전자들이 있어요. 세 조각. 하나의 우주. 그 모든 것이 여러분의 손안에 있답니다.
