마리퀴리의 진실. 마리퀴리는 방사선학의 위인이다. 방사선의 발견.

방사선은 누가 발견했을까?

방사선을 최초로 발견한 사람은 뢴트겐이다. 말 그대로 자연 속에 원래 존재하던 방사선의 존재를 발견한 것이다.

(발명한 것이 아니다.)

뢴트겐이 발견한 방사선은 X선이다. 이름이 왜 X선 일까? 어떤 선이기는 한데 무슨 선인지 몰라서 X선이라고 명명한 것이다. Unknown Ray = X Ray 인 것이다. 흔히 수학에서 모르는 어떤 수를 X라고 두는데 그 의미와 동일하다고 생각하면 된다.

뢴트겐은 이렇게 발견한 X선을 자신의 부인 손을 촬영하여 학계에 발표하였다. 뒷 이야기로는 자신의 손을 찍기 무서워서 부인의 손을 실험용으로 사용했다는 이야기가 있다. 아래 사진이 학계에 보고된 첫번재 X선 사진이다.

최초의 X-ray 사람 사진

이러한 X선 촬영 사진을 통해서 X선의 성질을 알 수 있었다. X선은 투과력이 강하다는 것이다. 

그렇다면 방사능(Radioactivity)를 발견한 사람은 누구일까?

방사선과 방사능은 다르다. 방사선은 원자 혹은 원자핵에서 나오는 "선"을 의미한다. 방사능은 방사선을 방출할 수 있는 능력으로 정의한다. 방사능을 가지고 있는 물질을 방사성 물질이라고 한다.

방사능을 최초로 발견한 사람은 Henri Becquerel이다. 그 다음에 방사성 물질인 라듐을 최초로 발견한 사람이 폴란드 태생의 과학자인 마리 퀴리(Marie Curie)이다. 마리퀴리는 폴로늄과 라듐을 발견해서 노벨 물리학상과 노벨 화학상을 받은 과학자다. 정말 똑똑하고 대단한 사람이다. 개인적으로 과학자로써 마리퀴리를 가장 존경한다. 마리퀴리의 업적에 대해서 대중적 인식이 그렇게 높지는 않은 것 같다. 하지만 마리퀴리의 일생을 들여다보고, 과학적 업적을 찾아본다면 정말 존경하게 된다. 

방사능의 단위는 방사능을 발견한 사람의 이름을 가져와서 Bq, Ci로 사용한다. Bq는 초당 방출되는 방사선의 갯수로 방사능을 나타낼 수 있는 단위이다. Ci는 라듐 1g의 방사능이다. Bq와 Ci의 관계는  [3.7 x 10^10 Bq = 1 Ci ]로 나타낼 수 있다. 현재는 과학이 더욱 발전함에 따라서 이 관계식에 변형이 있기는 하다. 그럼에도 위 관계식은 Bq와 Ci 사이의 관계를 잘 나타낸다. 

인류 초기에 방사선을 어떻게 사용했을까? 

인류 초기에는 방사선의 위험성과 올바른 관리 방법에 대해서 알지못했다. 따라서 X-ray 장치를 활용하여 손을 찍을 때, X-ray를 찍는 사람과 찍히는 사람이 한 공간에 있는 오류를 자주 범했었다. 초기의 방사선을 활용하여 연구를 했던 많은 과학자들이 이러한 이유로 백혈병 등 이유로 많이 사망했다. 마리퀴리와 그의 딸 또한 연구에 매진하다가 백혈병으로 떠났다. 이렇게 X-ray 장치를 사용할 때, 찍는 사람과 찍히는 사람이 한 공간에 있고, 방사선 차폐가 되어있지 않으면 당연히 방사선에 대한 피폭량이 증가한다. 

방사성 물질 중에 라돈이라고 있다. 많은 사람들이 알 것이라고 생각한다. 그런데 과거에 이 라돈을 사용해서 영양제가 있었다는 사실이 있다. 현재 과학기술로 생각해보면 미친 짓이다. 그만큼 사람들이 방사선의 인체에 대한 영향에 대해 무지했음을 알 수 있다. 라듐을 넣은 라듐워터로 물을 마시기도 하고, 화장품에 소듐을 섞어서 소듐 크림을 얼굴에 바르기도 했다. 나중에 방사선이 인체에 미치는 영향에 대해서 설명하면 알 수 있겠지만 이런 행동은 피부암을 유발할 수 있다. 

방사선의 정의는?

불안정한 원자 또는 원자핵으로부터 방출되는 입자 또는 광자(전자기파)를 방사선으로 정의한다. 방사선에는 크게 2가지 종류가 있다. 원자 방사선과 원자핵 방사선이 있다. 원자에서 발생하는 전자, X-ray, UV, 빛과 같은 방사선을 원자 방사선이라고 한다. 양성자, 알파 입자, 중성자, 베타입자, 감마선과 같이 원자핵에서 발생하는 방사선을 원자핵 방사선이라고 한다. 

**참고로 원자는 원자핵과 원자핵 주위를 돌고있는 궤도전자로 구성된다.**

방사선에는 많은 종류가 있다. 방사선의 종류에 다라서 특성이 다르다.

전자기파는 파장에 따라서 성질이 다르다. 주파수가 낮은 것은 파장이 길며 에너지가 낮다. 반대로 높은 주파수는 파장이 짧으며 에너지가 높다. 위의 그림과 같이 방사선을 구분할 수 있다. 특이하게 X-ray와 γ-ray를 구분하는 기준은 방사선 탄생 방법에 따라서 구분하고 frequency로 구분하지 않는다.  

알파선(alpha ray)은 양성자 2개와 중성자 2개로 이루어져 있다. 따라서 입자가 4개로 상당히 무거운 입자이다. 전기적으로 2가를 형성하고 있으며 투과율이 낮은 특징을 보인다. 실제로 공기 중에서도 몇 cm 도 가지 못한다.

베타 입자(beta particle)은 전자이다. 그래서 질량도 작고 전기적으로 1가를 띤다. 알파선(alpha ray)보다는 조금 더 투과율이 높은 특징을 가진다.

감마선(gamma ray)는 전자기파로 투과력이 좋다. 밀도가 높은 물질하고 만나면 광전효과, 컴프턴 산란의 반응이 일어나고 이에 따라서 에너지를 전달한다. 따라서 감마선(gamma ray)을 막고 싶다면 납과 같은 밀도가 높은 물질로 차폐해야한다. 

중성자(neutron)는 전기적 특징을 가지고 있지 않다. 따라서 반응의 정도가 다른 방사선에 비해 낮다. 그래서 주로 중성자는 핵과 반응을 한다. 중성자가 수소와 크기, 질량이 거의 같기 때문에 반응을 잘한다. 따라서 중성자를 차폐할 때 주로 수소가 많이 함유된 물질로 차폐를 한다.