CBS 설교방송

수소원자 질량을 양성자와 전자의 합으로 구하면
1.0077817(원자질량단위로서 단위가 없음)
이 나옵니다. 그러나 주기율표의 수소원자 질량은 1.00797 로서
약간 질량이 더 무겁습니다.

나도 왜 질량차이가 나는지 의문을 품은 적이 있었습니다.
이점에 대해서 원자핵물리학은 대답을 하지 못했죠.

제가 신기영님이 쓴 왜 질량이 같지 않느냐는
글을 읽으면서 생각을 하다가 드디어 이 문제를 해결했다고
생각합니다.

전자가 수소원자핵(양성자) 주위를 운동하므로 이것을 고려해야 합니다.
수소원자는 양성자와 전자가 결합되어 결합에너지가 있습니다.
수소원자에서 전자를 이온화시키는데 이온화 에너지=13.6 eV(전자볼트)
가 필요한데 결합에너지=이온화에너지 이죠.

13.6 eV를 몇 J로 고치고 수소원자의 질량차이값 0.0001883 과 몇 kg으로
단위환산을 합니다. 비례식을 이용하면 됩니다.

13.6 : 몇 J = 0.0001883 : 몇 kg

결론적으로 질량차이 0.0001883 은 (양성자 질량+전자 질량)의 합과
양성자와 전자의 결합에너지(13.6 eV)로 양성자와 전자가 수소원자를
이루는 데에서 0.0001883=13.6 eV(결합에너지) 에 해당합니다.

알고 보면 쉬운데 물리학책에서는 이것을 설명하지는 못했다고 생각합니다.
신기영님이 쓴 글의 정확히 각 파티클(입자)의 질량으로 수소원자질량을
어떻게 계산할 수 있는지 알고 싶습니다.에서 양성자와 전자로만 수소원자가
생기지 못하고 결합에너지가 있어야 수소원자가 되므로 결합에너지를
고려하면 질량차이가 생기지 않을 것입니다.

또 자연스럽게 다음 문제도 해결했다고 생각합니다.
양성자의 질량 + 전자의 질량 < 중성자의 질량
에서 =(등호)가 되어야 하는데 아주 조금 질량차이가 있죠.

왜 질량이 같지 않지 않느냐고 이 문제에 대해서 어느 학생의 과학독후감?
이 있었는데 생각을 해보니 풀렸습니다. 양성자와 전자의 결합에너지를
고려했어야 했던거죠. 질량차이가 바로 결합에너지에 해당한다고 생각합니다.
그리고 아직까지 관찰된 적이 없는 양성자 붕괴를 다른 시각에서 접근해야
한다는 것이 이제 가능해졌다고 생각합니다.