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- 원자폭탄의 복잡한 기술 때문에 오펜하이머와 그로브스 장군은 폭탄이 일본에서 사용되기 전에 미군의 계획대로 시험이 필요하다고 결정
- 1945년 7월 16일, 뉴멕시코 사막에서 최초의 원자폭탄 폭발
- "Jornada de Muerto"(Journey of Death)라는 이름이 붙은 100피트 높이의 강철 트러스 탑
- 에너지 방출은 약 24킬로톤의 TNT에 해당

트리니티 테스트: 최초의 원자폭탄 폭발

1945년 7월 16일, 뉴멕시코 사막의 새벽이 막 시작되고 있었다. 적절하게 "Jornada de Muerto"(Journey of Death)라는 이름이 붙은 불모의 공간 한가운데 100피트 높이의 강철 트러스 탑이 서 있고 그 위에 일종의 판잣집이 있다. 그 아래에는 약 2m 크기의 강철 구체가 표면 주위에 수많은 전선과 선이 감겨져 있다. "The Gadget(작고 유용한 도구 장치)" - 최초의 원자 폭탄.

폭탄과 그 내부 작용

"장치"의 중심에는 고체 우라늄-238 실린더로 둘러싸인 약 6kg의 플루토늄 반구 두 개가 있다. 이들은 함께 원자폭탄의 실제 핵심을 형성한다. 원자 연쇄 반응이 일어나야 하는 부분이다. 폭탄의 나머지 부분은 재래식 폭발물로 채워져 있으며, 사방에서 들어오는 기폭선을 사용하여 정확히 동시에 폭발시켜야 한다. 이 재래식 폭발은 노심의 플루토늄을 압축하고 임계 밀도에 도달하기에 충분한 압력을 형성하도록 설계되었다. 이론에 따르면 그래야만 핵분열이 일어나고 원자 폭발이 촉발된다.

이 시점에서 모든 것이 제대로 작동할지는 아무도 몰랐다. 9km 떨어진 특별 관측 벙커에 있는 로버트 오펜하이머도 마찬가지였다. 원래 그런 플루토늄 내파 폭탄을 만들 계획이 없었기 때문이다. 그들의 기술은 복잡하고 실패하기 쉬운 것으로 간주되므로 단지 조건부로 사용하기에 적합한 것으로 보였다. 따라서 맨해튼 프로젝트의 첫 번째 계획은 훨씬 더 간단하게 구성된 우라늄-235 폭탄을 구상했다.

그러나 이 동위원소를 사용하여 필요한 우라늄 농축은 너무 복잡하고 느려서 가까운 미래에 폭탄에 사용할 수 있는 충분한 물질이 있는지가 불확실했다. 1944년 중반까지 Los Alamos의 물리학자들은 겨우 수백 그램의 우라늄-235를 받았다. 실험을 하기에는 턱없이 부족했다. 따라서 그들은 더 쉽게 구할 수 있는 플루토늄을 재배치하고 사용해야 하지만 이것은 더 복잡한 내파 설계를 필요로 한다. 결과는 ‘가젯’이었다.

폭발력은 얼마나 될까?

이 원자폭탄의 복잡한 기술 때문에 오펜하이머와 그로브스 장군은 그러한 폭탄이 일본에서 사용되기 전에 미군의 계획대로 시험이 필요하다고 결정했다. 이 트리니티 테스트는 그날 아침에 실시될 예정이었다. 서로 다른 거리에 설치된 수많은 카메라, 가이거 계수기 그리고 공중에 떠 있는 비행기를 통해 관찰된다. 로스앨러모스 군과 과학자들은 테스트 타워에서 9km 떨어진 여러 관측 벙커에 피난처를 마련했다. 다른 관찰자는 32km 떨어진 곳에 있었다.

그러나 물리학자나 공학자조차 원자폭탄 폭발의 강도와 폭발파가 어느 정도까지 도달할지 예측할 수 없다. 테스트 전에 오펜하이머는 방출된 에너지를 TNT 3킬로톤으로 추정하고, 플루토늄 폭탄의 주요 설계자인 George Kistiakowsky는 1.4kt로 추정하고 Hans Bethe는 8kt으로 추측했다. Enrico Fermi는 심지어 핵폭발이 대기를 점화하고 주 또는 전체 행성에 불을 질 것인지에 대해 내기를 걸었다.

"바닥에 누워 눈 감아“

이에 비해 보호 조치는 다소 초보적이었다. “우리의 준비는 간단했다. 카운트다운이 0에 가까워지면 모든 사람이 눈을 감고 손을 가려야 했다. 폭발의 첫 번째 섬광이 지나자마자 관찰자들은 다시 일어서서 그을음 코팅 렌즈가 있는 고글의 도움을 받아 폭발을 관찰할 수 있었다.”

수천 킬로미터 떨어진 포츠담에서 해리 S. 트루먼 미국 대통령도 지금 긴급하게 뉴스를 기다리고 있었다. 다음날 트루먼, 윈스턴 처칠, 조셉 스탈린이 이끄는 승전국 대표단이 유럽의 미래 분단과 패배한 독일의 운명을 협상할 포츠담 회의가 시작되기 때문이다. 성공적인 핵 실험은 미국 대통령에게 스탈린에 대한 비장의 카드를 줄 것이다.

폭발

현지시각으로 오전 5시 30분, 지상 30m 높이에 매달려 있던 핵폭탄 '더 가제트'가 터질 시간이다. 눈부신 섬광이 앨라모고도(Alamogordo) 사막을 가로지른다. “지상에서도 플래시의 빛이 닫힌 눈꺼풀을 통과했다. 고개를 들었을 때 우리는 불덩어리를 보았고 그 직후에 이 기이한 구름을 보았다”고 오펜하이머의 동생 프랭트(Frank)고 회상했다. 그는 트리니티 테스트 중에 벙커 바닥에서 형 옆에 누워 있었다.

40초 후 폭발음이 오펜하이머와 다른 관찰자들의 귀에 닿았다. 버섯 모양의 구름은 12km 높이로 옅은 노란색에서 주황색, 빨간색에서 보라색으로 색상이 바뀌었다. 원자폭탄 폭발의 압력파는 160km 떨어진 곳에서도 여전히 느낄 수 있었다. 이후 계산에 따르면 에너지 방출은 약 24킬로톤의 TNT에 해당하는 것으로 나타났다.

"나는 사망했고, 세계의 파괴자다"
그렇게 함으로써 Oppenheimer, Groves 및 맨해튼 프로젝트의 과학자들은 역사를 만들었다. 처음으로 인간은 자연적인 핵분열의 힘을 발휘하여 원자 시대를 열었다. 로버트 오펜하이머는 1965년 미국 방송사 CBS와의 인터뷰에서 "우리는 세상이 지금부터 결코 지금과 같지는 않을 것임을 알고 있었다"고 회상했다. "우리 중 일부는 웃었고 일부는 울었고 대부분은 침묵했다.“ 

폭발 구름의 광경은 오펜하이머에게 Bhagavad-Gita의 한 구절을 상기시킨다: "나는 죽었으며, 세계의 파괴자이다." 이 말로 힌두 신 비슈누는 전쟁터에서 어린 왕자 아르주나에게 자신의 의무를 다하도록 설득하려고 했다. 트리니티 테스트를 통해 오펜하이머와 그의 팀은 임무를 완수했음을 입증했다. 하지만 지금은? (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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