납이 금이 된 비싼 사연?

금이 된 납? 연금술, 과학으로 실현되다!

“진짜로 납이 금이 되었다?!”
2025년 5월, 유럽의 거대강입자충돌기(LHC)에서 진행된 실험 결과가 전 세계 과학계를 뒤흔들었습니다. 연금술의 오랜 꿈이 과학적으로 (아주 잠깐이지만) 실현된 것입니다.

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✨ 블로그 요약 박스

 

• 무슨 일이 일어났나?
  납(Pb) 원자핵을 초고속으로 충돌시키는 실험에서 금(Au) 원자핵이 생성되었다는 논문이 발표됨.
• 실현된 연금술?
  두 납 원자핵이 부딪히지는 않고 ‘스치듯’ 지나가며 양성자 3개가 떨어진 결과, 금 원자핵이 탄생.
• 진짜 금인가요?
  맞습니다. ‘진짜 금 원자핵’이지만, 불안정해서 아주 짧은 시간만 존재합니다.
• 실용화 가능성은?
  전기세만 수천억, 실제 금을 얻기엔 사실상 불가능. 하지만 기초과학적으로는 큰 의미가 있음.
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💡 ‘연금술’이 실험실에서 가능해진 이유

 

고대 연금술사들이 꿈꿨던 '납을 금으로 바꾸는 기술'은 오랫동안 불가능한 이야기로 여겨졌습니다. 그 이유는 간단합니다. 화학적 방법으론 원자핵을 바꿀 수 없기 때문이죠. 납은 양성자 82개, 금은 양성자 79개를 가졌는데, 이 양성자의 수가 원소를 결정하는 핵심입니다.

그런데 LHC는 ‘핵’을 다루는 입자 가속기. 납 원자핵 두 개를 광속에 가까운 속도로 충돌시키는 과정에서, 양성자와 중성자가 튕겨 나가며 다른 원소로 바뀌는 핵변환이 일어납니다.

 

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⚙️ 연금술의 무대: LHC와 ALICE 실험

 

매일경제신문 (입력 2016.06.01)

 

유럽핵입자물리연구소(CERN)의 LHC는 둘레만 무려 27km에 달하는 거대한 입자 가속기입니다. 이 안에서 납 원자핵을 **광속의 99.999993%**로 가속시켜 충돌시키면, 매우 극단적인 상황이 만들어집니다.

하지만 놀라운 건, 직접 충돌보다 ‘스치는’ 충돌에서 벌어진 일이었습니다. 이를 **"빗김 충돌(grazing collision)"**이라고 부르는데, 이 과정에서 납 원자핵 일부가 양성자와 중성자를 잃으며 금, 수은, 탈륨 등으로 변화하게 된 것입니다.

 

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🧪 찰나의 금, 과학으로 보는 연금술

 

금 원자핵은 실제로 관측됐지만 매우 불안정한 방사성 동위원소입니다. 생성된 직후 곧장 분해되기 때문에 우리가 목에 걸 수 있는 ‘금 목걸이’는 절대 만들 수 없습니다.

실제로 계산된 바에 따르면,

100만 분의 1그램의 금을 만들기 위해 수천억 달러가 든다
우주의 나이보다 오래 걸려야 1g이 만들어진다

말 그대로 찰나의 연금술, 실현 불가능한 경제성이죠.

 

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🔭 이 실험이 왜 중요한가요?

 

• 빗김 충돌 과정에서 벌어진 전자기적 해리(EMD) 현상은 기초입자물리학의 새로운 단서를 제공합니다.
• 납 원자핵이 금 원자핵으로 변하는 메커니즘은 LHC 성능 최적화와 빔 손실 분석에도 도움이 됩니다.
• 예기치 않게 발견된 이 금 생성 메커니즘은 **과학의 세렌디피티(우연한 발견의 기쁨)**를 잘 보여줍니다.

 

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🧠 마무리: 금보다 값진 발견

 

이번 연구는 “과학으로 연금술이 가능할까?”라는 질문에 잠깐 “Yes”라고 대답해 준 역사적인 순간입니다.
하지만 더 중요한 건, 이 실험을 통해 우주 초기 상태, 원자핵의 구조, 기초입자의 상호작용에 대한 새로운 정보를 얻었다는 점입니다. 금보다 값진 건 결국 과학적 지식이죠.