맨해튼 프로젝트의 연표 - 맨해튼 프로젝트가 대두된 배경과 원인 그리고 중요한 물리학 이론들
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Biotechnology/Technology

맨해튼 프로젝트의 연표 - 맨해튼 프로젝트가 대두된 배경과 원인 그리고 중요한 물리학 이론들

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맨해튼 프로젝트는 인류 역사상 가장 많은 논란을 일으킨 사건들 중 하나임에 틀림없다. 핵 에너지의 개발은 놀랍도록 많은 잠재력을 갖추고 현재 인류에도 많은 기여를 하고 있지만, 핵 에너지의 위력은 전 인류의 안전 또한 위협하고 있다. 


1900년대 초 중반은 물리학 부문에서 정말 중요한 시기였다. 이 시기 동안 물리학의 이론적 발전은 엄청난 인류를 위한 기술적 발전의 토대가 되었으며, 과학과 기술그리고 산업계에 엄청난 영향을 미칠 사건들의 연속이었다. 

 

 

이 시기 동안 대체 어떤 발명들이 있었기에 물리학이 발전을 하고 있었고, 대체 어떤 역사의 흐름이 있었기에 맨해튼 프로젝트와 같은 개발 계획이 진행될 수밖에 없었을까? 


또한, 맨해튼 프로젝트가 시작되기 이전 이미 2년 전 독일 제 3제국에서 핵무기 개발 계획을 수립하였는데 섬뜩 하지 않은가? 


 
아래를 읽으면 조금 더 글을 이해하기 쉽습니다. 해당 글에서는 여러 이론적 부분들은 생략하였습니다.


https://merriman-and-co.tistory.com/146 (원자폭탄과 맨해튼 프로젝트의 물리학과 과학)


 


1900년 – 막스 플랑크(Max Planck)가 ‘양자’ 물리학의 개념을 마련하다. 양자 즉, 퀀타와 퀀텀의 개념 수립 Quanta (Quantum)


양자(영어 복수로 Quantum 퀀텀 영어 단수로 Quanta 퀀타)는 라틴 단어 퀀터스‘quantus’에서 유래되었다. 라틴어 ‘퀀터스’은 ‘얼마나’를 의미한다. 

많은 이들이 양자 역학에서 ‘양자’는 ‘입자’의 개념으로 인식하는데 이는 어느 정도 맞지만 잘못된 개념이다. ‘양자’는 조금 더 정확하게 말하면 어떤 물리 현상과 관련된 어떤 물리량의 측정가능한 최소양이다. 

이 ‘양자’라는 개념은 물리학에서 엄청나게 중요한 이론적 기반이 되는데, ‘가장 기본이 되는 양’ 또는 ‘가장 작은 단위’라는 개념이 물리학에서 중요한 것이 아니라 이러한 가장 작은 단위로부터 ‘자연수인 정수’ 단위로 모든 물리적인 개념들이 존재한다는 것이 핵심이다. 

막스 플랑크

 

막스 플랑크가 수립한 이러한 퀀타, 퀀텀 즉 양자의 개념으로 인해서 에너지나 입자 등 모든 물리양들이 분수 단위로 쪼개지는 것이 아니라 자연수 정수 단위로 존재하였기에, 과학자들은 이론 연구나 실험에서 엄청나게 많은 경우의 수를 배제할 수 있었다.

 즉 막스 플랑크의 ‘양자 ‘개념은 ‘모든 물리량이 정수 형태로 존재하다’는 개념을 수립하면서 양자역학을 토대로 발전한 현대 물리학의 모든 기초가 되는 개념을 수립한 셈이다. 

 

 


예를 들어 정말 듣기 싫은 물리학 수업을 떠올리면, 양성자나 중성자 전자와 같은 입자들이 절대로 1.5개 1.8개와 같은 분수 형태로 나타난 적은 없을 것이라고 떠오를 것이다. 

이는 자연에서 실제로 이들이 정수 형태로 존재할 뿐만 아니라 막스 플랑크가 제시한 양자의 개념 덕분에 과학자들이 정수형태로서 물리량을 가정하고 연구를 할 수 있기에 가능한 것이기도 하다. 

여기서 ‘중성자’와 ‘양성자’등의 개념은 입자 개념에서 가장 작은 ‘양자’ 즉 측정 가능한 물리량의 최소량이고, 물리학에서 이런 입자 개념을 많이 다루기에 양자를 ‘입자’개념으로만 오인하기가 쉽다.

 

 

막스 플랑크가 발견한 ‘양자’의 개념 또한 현대 물리학의 위대한 발전에 기여를 하였지만, 특허청에서 일하던 알버트 아인슈타인의 진가를 알아보고 연구를 독려하였다는 점에서 막스 플랑크의 두번째 가장 위대한 발명으로 사람들은 알버트 아인슈타인을 꼽기도 하였다. 


 
1905년 – 알버트 아인슈타인(Albert Einstein) – 안누스 미라빌리스(Annus Mirabilis) 기적의 해 – 아인슈타인이 물리학에 큰 영향을 끼치다.



실제 물리학자들은 ‘양자역학’의 수립을 현대 물리학에 가장 큰 영향을 끼친 사건으로 꼽지만 대중들에게는 아인슈타인이 1905년 기적의 해에 발표한 논문들을 물리학의 가장 큰 영향을 끼친 사건으로 인식하고 있다. 

1905년은 ‘기적의 해’라고 지칭을 하는데, 이는 알버트 아인슈타인이1905년 발표한 논문들이 응용물리학의 토대를 마련하고, 기존의 전통적인 뉴턴 물리학의 기조들을 깨부숴서 물리학계에서 큰 의의를 두었기 때문이다.

 알버트 아인슈타인은 광전효과와 브라운 운동의 이론적인 개념(이전에는 단순한 이론)을 정리하고 마련하였으며, 특수 상대성 이론 또한 논문을 통하여 발표하였다. 

 
*즉, 아인슈타인의 논문들은 혁명적이었으나 양자이론과 개념이 현대 물리학에는 더욱 큰 의의를 가지고 있다. 대중적인 인식의 차이일 뿐이다. 


*아인슈타인이 뉴턴 물리학의 기조들을 깼다는 의미는 뉴턴 물리학에서 정체된 물리학계에서 물리학이 전진할 수 있는 토대를 마련한 것이지 뉴턴 물리학이 의미가 없다는 것이 아니다. 

실제 현상들 또한 뉴턴 물리학에서 많이 설명하지만 현실에 적용하기 어려웠던 뉴턴 이론들을 현실에 적용할 수 있던 토대를 마련한 것이 큰 의의이다. 절대 뉴턴 물리학이 의미가 없고 틀렸다는 의미로 받아들이질 않기 바란다. 
 


*기적의해 1905년에 출판된 아인슈타인의 논문들 


On the Movement of Small Particles Suspended in Stationary Liquids Required by the Molecular-Kinetic Theory of Heat(분자동역학에 의해 요구되는 정지액 중에 부유된 소립자의 운동에 관한 연구)


>> 이 논문을 통해 분자들의 무작위 운동인 브라운 운동(Brownian Motion)에 대한 이론적인 토대가 마련되었다. 이전까지는 브라운 운동에 대한 개념은 과학자들이 알았으나 이론적 설명은 제대로 하진 못한 상황이었다. 

>> 이 논문은 ‘원자’의 의해에 큰 기여를 하였다. 이 시점까지는 ‘원자’라는 개념은 아직 학문적으로 정립이 안 되었고, 증명이 안 된 상태였다. 



On a Heuristic Point of View Concerning the Production and Transformation of Light(의역: 빛의 변환과 생성에 관한 경험적인 관점)


>> ‘광전효과’에 대해서 재조명이 되었다. ‘광전효과’는 ‘빛’을 비추면 전자가 방출되는 효과를 일컫는데, 이는 ‘빛’이 단순 형태가 없는 에너지가 아니라 ‘입자’로서의 특징을 갖추었음을 의미한다.


>> 빛은 파동과 입자로서 두 가지 특징을 가졌는데, 이는 빛의 이중성이라고 한다. 아인슈타인의 이 논문은 빛의 이중성에 대해 고찰하며, 빛에 대한 해석을 더욱 심화하였다.

 


On the Electrodynamics of Moving Bodies(의역: 움직이는 물체의 전자기역학에 대하여)


>> 아인슈타인의 ‘특수상대성이론’은 최초로 이 논문을 통하여 제시되었다. 워낙 일반적으로 특수상대성이론이 ‘우주’와 관련되어서 ‘시간’과 ‘공간’을 설명하는 이론으로 소개되어서 많은 이들이 천문학적 물리학에서 특수 상대성 이론이 유래된 줄 알지만 실제로 아인슈타인은 전자가 움직이지 않는 것으로 관찰되는데 전류가 흐르는 현상을 고찰하는 전자기역학적 측면에서 특수 상대성 이론을 고안하였다. 

 

 


>> 일반 상대성 이론과 ‘특수 상대성 이론’은 엄밀히 다르다. 알버트 아인슈타인은 ‘특수 상대성 이론’을 제시하였으며, 이를 통해 진공 상태에서 빛의 속도는 관측자의 운동상황과 관계없이 c라는 값으로 일정하다고 설명하였다. 

또한 광속으로 물체가 움직이면 공간은 수축하고 시간은 확장할 수 있다고 제시하기도 하였다. 

 

>> 예를 들어 고속도로의 차 안에서 다른 차를 보면, 그렇게 자동차가 빠르게 움직이는 것처럼 보이지 않고, 관찰자 즉 ‘나’와 그렇게 속도 차이가 나지 않아 보인다. 하지만 이 똑 같은 차량을 도보에서 관찰하면, 눈 깜짝할 새 없는 속도로 달린다는 점을 알 수 있다. 

 

이는 일반적인 상대성의 원리이며, 특수 상대성 이론에서는 가령 관찰자가 움직이든 말든 진공상태에서는 관찰자가 빛의 속도를 어떻게 관찰하든 빛의 속도는 c로 일정하다고 설명한다. 

 


Does the Inertia of a Body Depend Upon its Energy Content? (의역: 물체의 관성은 물체의 에너지량에 영향을 받는가? 에 대한 고찰)


>> E=mc2 에너지는 질량 x 빛의 속도 제곱이라는 유명한 아인슈타인의 식은 이 논문에서 등장하였다. 

이 논문에서 아인슈타인은 물체의 질량이 에너지로 전환될 수 있다는 점을 제시하여서 원자의 분할을 통한 막대한 에너지 생성이 주 원리인 원자 폭탄이 원리이자 맨해튼 프로젝트의 이론적 토대를 제시하기도 하였다. 

(이 원리만은 아니니 절대 오해하지 말라. 이 식 또한 결국 이론 물리학이라서 실적용은 단순 이 이론만으로는 안 된다.) 

 


>> 물리학계에서는 이 논문을 토대로 ‘빛의 속도’를 일정하게 계산하는가 하면, 미터(m)의 정의 또한 진공 상태에서 항상 일정한 빛의 속도에 착안하여 ‘1m는 진공 상태에서 빛이 1/299 792 458 초간 이동한 거리’로 정의하였다. 


 
1908년 – 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)경이 방사선과 방사능에 대한 기본 틀을 마련하다.


어니스트 러더퍼드 경은1908년 “방사성 물질의 화학과 원자들의 분해에 대한 연구”에 대한 공로로 노벨 화학상을 수상한다. 러더퍼드 경은 알파선, 베타선과 감마선을 발견하고 구분을 해냈으며, 알파 붕괴(Alpha Decay)와 베타 붕괴(Beta Decay) 또한 발명을 하였다. 

 

러더퍼드 경의 연구 또한 방사능의 결과로 인하여 하나의 원소가 다른 원소로 변할 수 있다는 사실을 발명하여 그의 큰 의의는 물리학과 화학에서 큰 의의를 가졌다. 

 

어니스트 러더퍼드 경


 
1913년 – 닐스 보어(Niels Bohr)가 원자 모형을 발견하다. – 보어 모델(보어 모형)


닐스 보어는 양자이론을 염두에 두고, 고전 역학으로도 설명 가능한 원자 모형인 보어 모델을 발견한다. 닐스 보어는 보어 모형을 통하여 원자의 구조에 대한 학문적 연구를 발전시켰으며, 그 자신 또한 맨해튼 프로젝트의 공로자 중 한 명이 되었다. 

닐스 보어는 보어 모형을 통하여 수소의 에너지 선 스펙트럼이 왜 불연속적인지에 대한 해답을 내놓을 수 있었다. 

이는 닐스 보어가 전자가 존재하는 전자껍질이라고 불리는 여러 층을 각각 다른 에너지 준위를 가졌고, 이 에너지 스펙트럼에 따라 원자가 전자를 잃고 얻는 과정에서의 에너지 방출을 정량적으로 계산할 수 있음을 발견하였다. 

 

 

양자 이론을 통하여 이러한 방출 되는 에너지 양이 정수 단위라는 가정이 있었기에 보어는 이러한 모델을 만들 수 있었다.

 (각 전자껍질 별 전자수 x 각 전자껍질의 에너지 준위) 비록 보어 모델 또한 정확하게는 수소(Hydrogen)의 에너지 스펙트럼만 정확하게 설명하고, 오비탈(Orbital)이라는 개념이 들어서서야 실제 다른 원자들의 구조를 설명하게 되지만, 보어 모델은 중성자, 양성자 전자 등의 원자구조를 이해하는 큰 틀을 만들었다. 

 


막스 플랑크의 ‘양자’ 개념과 닐스 보어의 보어 모델은 양자역학과 양자 물리학의 기본이 되었고, 이러한 양자역학은 맨해튼 프로젝트에 참가하는 모든 과학자들에게 이론적 토대가 되어준다.

 


 
1925 년 – 베르너 하이젠베르크(Werner Heisenberg) 막스 보른(Max Born)과 파스쿠알 요르단(Pascual Jordan)이 매트릭스 역학(Matrix Mechanics)(행렬역학) 유도하다


베르너 하이젠베르크(Werner Heisenberg, 양자역학의 중요한 이론적 해석인 코펜하겐 해석(덴마크의 코펜하겐을 중심으로 한 물리학자들을 기려 붙여진 해석)을 제시하고, 불확정성의 원리로 유명한 그 베르너 하이젠베르크가 맞다.) 는 막스 보른(Max Born)과 파스쿠알 요르단(Pascual Jordan)과 함께 양자 역학 적인 관점에서 무한한 차원에서도 성립되는 행렬 대수학 식들을 유도하였다. 

양자역학적인 해석을 행렬역학 즉 매트릭스 역학을 통해서 수식 형태로 표현할 수 있는 토대가 마련되었다. 

 

베르너 하이젠베르크(Werner Heisenberg) 막스 보른(Max Born)과 파스쿠알 요르단(Pascual Jordan)


1926년 – 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger) 가 파동역학을 유도하다.

에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger )는 자신의 논문 “Quantisierung als Eigenwertproblem” (Quantization as an Eigenvalue Problem) (고유 값 문제로 접근한 양자화)을 출판하면서 유명한 슈뢰딩거 방정식(Schrödinger Equation)을 제시하였고, 막스 보른과 같은 과학자들은 슈뢰딩거 방정식 등에 보충을 하여서 슈뢰딩거의 파동 역학에 대한 개념 또한 더해지면서 학문으로서의 양자역학이 완성되어간다.

 


*Eigenvalue는 고유값, Eigenvector은 고유 벡터를 지칭한다.

*선형대수(Linear Algebra)에서 정방행렬(Square Matrix)인 선형 변환 A에로 변환을 할 때 자기 자신의 상수배가 되는 0이 아닌 벡터를 고유벡터(Eigenvector)라 하고 이 상수배 λ의 값을 고유값(Eigenvalue)지칭한다. 

 


1927 년– 양자역학과 양자이론의 확립과 세계 물리학계의 기초가 되다. / 제 5차 솔베이 회의


어니스트 솔베이(Ernest Solvay)라는 벨기에의 사업가는 물리학과 화학을 위한 국제 솔베이 재단(The International Solvay Institutes for Physics and Chemistry)을 설립하여 운영하였다. (여담으로 어니스트 솔베이 솔베이 반응이라고 불리는 탄산나트륨화 생성 과정, 즉 탄산 음료를 만드는 제조 과정을 개발하여 여러 모로 인류에 도움을 주었다.)

 

어니스트 솔베이(Ernest Solvay)

 

이 중 물리학에 대한 제 5차 솔베이 회의(The 5th Solvay Conference on Physics)는 광자(Photon)과 전자(Electron)을 주제로 모임이 1927년 소집되었다.

이 5차 솔베이 회의를 통하여 양자역학과 양자물리와 양자이론이 물리학의 주류로서 물리학자들끼리 공유가 될 수 있었다.

특히나 이 5차 솔베이 회의는 ‘세계에서 가장 똑똑한 사람들이 많이 모인 모임’이라는 별명으로 지칭이 되는데, 거의 절반이 넘는 회원들이 노벨 상을 수상하였기 때문이다. 

 

사진 뒷 쪽 : 오귀스트 피카르(Auguste Piccard), 에밀 앙리오트(Émile Henriot), 파울 에렌페스트(Paul Ehrenfest), 에두아르 헤르젠(Édouard Herzen), 테오필 드 동데르(Théophile de Donder), 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger), 줄스-에밀 버샤펠트(JE Verschaffelt), 볼프강 파울리(Wolfgang Pauli), 베르너 하이젠베르크(Werner Heisenberg), 랄프 파울러(Ralph Fowler), 레옹 브륄루앙(Léon Brillouin).


사진 중앙: 피터 디바이(Peter Debye), 마르틴 크누센(Martin Knudsen), 윌리엄 로렌스 브래그(William Lawrence Bragg), 헨드릭 안토니 크라머르스(Hendrik Anthony Kramers), 폴 디렉(Paul Dirac), 아서 콤프턴(Arthur Compton), 루이 드 브로이(Louis de Broglie), 막스 보른(Max Born), 닐스 보어(Niels Bohr).


사진 앞 : 어빙 랭뮤어(Irving Langmuir), 막스 프랑크(Max Planck), 마리 퀴리(Marie Curie), 헨드릭 로렌츠(Hendrik Lorentz), 알버트 아인슈타인(Albert Einstein), 폴 랑주뱅(Paul Langevin), 샤를 외젠 게이(Charles-Eugène Guye), 찰스 톰슨 리스 윌슨(CTR Wilson), 오웬 리처드슨(Owen Richardson).

 

 


1933년 – 아돌프 히틀러가 독일의 수상으로 임명 받다 – 대규모 과학자들의 피난이 시작되다.

 
알버트 아인슈타인(Albert Einstein), 한스 베테(Hans Bethe), 존 폰 노이만(John von Neumann), 실라르드 레오(Leo Szilard), 제임스 프랑크(James Franck), 에드워드 텔러(Edward Teller), 루돌프 파이얼스(Rudolf Peierls), 클라우스 푸흐(Klaus Fuchs)와 엔리코 페르미(Enrico Fermi / 엔리코 페르미의 아내 라우라 페르미가 유태인이었다.)와 같은 과학자들은 1933년을 기점으로 파시스트 정당들의 극우화와 반 유대주의가 팽창한 국가들에서 탈출하기 시작하였다. 

 

 

1933년은 아돌프 히틀러가 독일의 수상으로 임명되며, 유럽 역사의 중요한 기점이 되었다. 이미 독일에서는 나치당이 8년여간의 기간 동안 크게 성장을 하며, 유럽 전역으로 파시즘이 퍼지면서 반 유대주의(antisemitism)과 어느 정도 반 지성주의적인 경향이 퍼졌다. 

 

이로 인해 많은 유태인 과학자나 멸시 받는 인종 출신의 과학자들은 독일을 비롯한 이탈리아와 같은 나라들에서 탈출을 하기 시작하였다. 역설적이게도 여기서 탈출한 과학자들은 맨해튼 프로젝트의 성공에 큰 기여를 하였다. 


비록 세계 2차대전 중에서 맨해튼 프로젝트의 결과물이 유럽의 전장에 큰 영향을 미치지는 않았지만 이 과학자들이 만약 추축국에 남아 있었다면 세계 역사는 지금과는 크게 변했을 수도 있다. 


 
1933 – 실라르드 레오(Leo Szilard)가 핵 연쇄 반응을 발견하다. (nuclear chain reaction)


실라르드 레오(Leo Szilard)는 핵분열이 발명되기도 이전에 핵 연쇄 반응 현상을 발견하였다. 실라르드 레오는 중성자에 대한 연구를 하면서 중성자를 원자 핵에 충돌 시키면 에너지를 만드는 핵반응을 일으킬 수 있으며, 이 충돌로 인해 가속된 중성자들이 또 다른 핵 반응을 일으킬 수 있는 핵 연쇄 반응(nuclear chain reaction)에 대한 개념을 핵 분열이라는 개념이 발견도 되기 전에 수립하였다. 

 

 


*간단한 핵 연쇄 반응에 대한 설명 

핵 연쇄 반응은 핵분열 물질(nuclear fissile material / 이는 핵분열이 가능한 물질이 아니라 일정 농도 이상에서 핵 연쇄 반응을 일으킬 수 있는 물질을 의미한다.)이 스스로 연속 되는 핵분열을 일으키는 연쇄 반응을 뜻한다. 

 

 

핵 연쇄 반응이 일어나기 위해서는 어느 정도 원자량이 되는 원소가 되어야 하며, 특정 농도 이상에서 자유 중성자를 방출하는 특징을 갖추어야 한다. 이렇게 방출된 자유 중성자들이 다른 원자들에 충돌하면서 연속적으로 핵 분열을 일으키면서 ‘핵 연쇄 반응’과 ‘에너지’를 방출 한다. 
 


1938년 – 엔리코 페르미(Enrico Fermi)가 노벨상을 수상하면서, 중성자 충돌에 관해 세계에서 가장 전문성을 가진 물리학자가 된다. 


엔리코 페르미는 일명 페르미 역설(Fermi Paradx)로 대중들에게 가장 친숙 할 것이다. 페르미 역설은 “외계인은 그래서 어디에 있는가?”라고 질문을 하여서 많은 대중들이 엔리코 페르미를 천체물리학 전문가라고 오해할 수 있는데, 엔리코 페르미는 사실 중성자 충돌 부문에서 가장 전문성을 가진 물리학자였다. 

 

엔리코 페르미와 라우라 페르미 / 라우라 페르미는 유태인이라서 엔리코 페르미는 이탈리아에서 미국으로 망명한다. 

 

중성자 충돌은 핵분열이나 핵 연쇄 반응에서 가장 중요한 반응이며, 이 중성자 충돌을 통제해야만 핵 반응을 활 용할 수 있기에 엔리코 페르미는 맨해튼 프로젝트에서 매우 중요한 인물로 대두된다. 

엔리코 페르미는 1938년 “중성자 충돌을 통한 새로운 방사성 원소의 발견과 느린 중성자를 통한 여러 핵 반응에 대한 연구”에 대한 공로로 노벨 상을 수상하였다. 

 

 


 
1938년 겨울 – 독일 화학자 오토 한(Otto Hahn)과 프리츠 슈트라우스만(Fritz Strassmann)이 핵분열 현상을 발견하였다.


독일의 화학자 오토 한(Otto Hahn)과 프리츠 슈트라우스만(Fritz Strassmann)이 핵분열(Nuclear Fission)현상을 일찍이 발견하였다. 

핵분열은 말 그대로 원자의 핵의 분열을 뜻하는데, 오토 한과 프리츠 슈트라우스만은 마치 생물학에서 세포가 분열하는 것처럼 원자의 핵이 분열한다고 생각하여 생물학적인 세포 분열(Biological fission)에서 착안하여 이 현상을 핵 분열(nuclear fission)이라고 지칭하였다. 

 

오토 한(Otto Hahn)과 프리츠 슈트라우스만(Fritz Strassmann)

 

오토 한과 프리츠 슈트라우스만은 이외에도 아직 실라르드 레오의 연구를 접하지 않아서인지 이미 실라르드 레오가 핵 연쇄 반응을 발견하였지만(실라르드 레오는 다만 핵 분열이라는 관점에서 핵 연쇄 반응을 발견하지는 않았다.) 이 두 독일 화학자들은 핵 연쇄 반응에 대한 가능성 또한 이론적으로 설명하였다. 

 


 
*간단한 핵 분열과정에 대한 설명 


핵분열 과정은 말그대로 원자의 핵이 중성자, 에너지 그리고 다른 여러 개의 핵으로 쪼개지는 과정을 뜻한다. 가속한 중성자를 원자에 충돌시키면 핵 분열을 일으킬 수 있다. 

원자량이 높은 원소 즉, 더욱 많은 양성자와 중성자를 가진 원자들에 이러한 가속 중성자들을 충돌시키면 많은 양의 전자기학 방사선, 운동 에너지와 열에너지가 유도가 된다. (이는 질량이 에너지로 전환되는 E=mc2로 설명 가능하다.) 그래서 핵 분열 과정에는 일명 중성자 가속기와 같은 기술들이 반드시 필요하다.

 


 
1939 년 봄 – 독일이 핵무기 개발 프로젝트를 최초로 시도한다.


독일 3제국의 과학-교육-문화부 (The Reichserziehungsministerium(Reich Ministry of Science, Education and Culture))의 주관으로 독일 정부 차원에서 우라늄을 연구할 과학자들을 모집하였다.

이는 비공식적으로 우라늄 클럽(영어: Uranium Club / 독일어로 ‘Uranverein’)이라고 불렸으며, 독일의 과학교육문화부에서는 과학자들에게 군사적 용도로 핵에너지의 잠재력을 연구하도록 지시하였다.

 

독일 3제국의 과학-교육-문화부 (The Reichserziehungsministerium(Reich Ministry of Science, Education and Culture
 Werner Heisenberg, Max von Laue and Otto Hahn

 

이 첫번째 우라늄 클럽은 독일이 여러 군사 작전을 준비하면서 과학자들 또한 군사 훈련을 받으면서 중단되었다. 후에 독일 3제국의 핵무기 개발 과정 자체가 흐지부지 되지만 맨해튼 프로젝트가 시작도 되기 이전 독일 3제국이 먼저 이러한 핵에너지의 무기로서의 잠재력에 대한 탐구를 시작 한 것은 사실이다.


 
1939년 여름– 아인슈타인-실라르드 편지(Einstein-Szilard Letter) – 루즈벨트 대통령에게 날리는 경고장이 맨해튼 프로젝트의 뿌리가 된다.


1939년 초, 닐스 보어(Niels Bohr)는 실라르드 레오(Leo Szilard)에게 오토 한과 프리츠 슈트라우스만의 핵분열 발견에 대해 귀띔을 해주면서 실라르드 레오는 공포에 빠진다. 

실라르드 레오는 자신이 일찌감치 발견한 핵 연쇄 반응에 대해서 핵 분열에 대한 관점에서 탐구하면서 우라늄이 핵 연쇄 반응을 일으키고, 이는 엄청난 인류 전체에 위협이 될 수 있음을 일찌감치 깨달았다. 

 

 

실라르드 레오는 우라늄 핵 연쇄 반응에 대한 연구를 시작하였으며, 후에 엔리코 페르미와같은 과학자들에게도 우라늄 핵 연쇄 반응에 대한 연구의 필요성을 피력하였다.

 

 

실라르드 레오는 사안의 중대성을 깨닫고 알버트 아인슈타인의 후원을 받아서 미국의 제 32대 대통령 프랭클린 델라노 루즈벨(Franklin Delano Roosevelt)에게 핵 연쇄 반응의 잠재력과 위험성에 대해 알리는 아인슈타인-실라르드 편지라고 불리는 호소문들을 작성하여 전달하였다. 이는 본격적으로 핵무기의 개발과 핵 에너지의 연구를 진행하는 맨해튼 프로젝트의 시작이 되었다. 

 


1939년 가을 – 독일 제 3제국이 폴란드 침공을 개시하다.


글라이스비츠 라디오 기지국 조작극(Gleiwitz radio station)을 빌미로 독일 제 3제국은 폴란드를 침공한다. 소비에트 연방 또한 약 2주 후 동쪽에서 폴란드를 침공을 한다. 영국과 프랑스는 이러한 독일 제3제국의 침략에 대응하여 전쟁을 선포한다.

 


 
맨해튼 프로젝트는 인제 필수불가결로 진행 되어야 한다. 



“Research Guides: Annus Mirabilis of Albert Einstein: The 1905 Papers.” The 1905 Papers - Annus Mirabilis of Albert Einstein - Research Guides at Library of Congress, guides.loc.gov/einstein-annus-mirabilis/1905-papers. Accessed 22 July 2023.


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“Scientist Refugees and the Manhattan Project.” Nuclear Museum, ahf.nuclearmuseum.org/scientist-refugees-and-manhattan-project/. Accessed 14 Aug. 2023.


“The Nobel Prize in Physics 1938.” NobelPrize.Org, www.nobelprize.org/prizes/physics/1938/summary/. Accessed 14 Aug. 2023.

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