38. 다음으로부터 추론한 것으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?
우주에서 원자핵이 생성되는 과정은 두 가지이다. 우주 초기에 가벼운 원자핵들이 생성되는 '빅뱅 핵합성'과 별의 내부에서 무거운 원자핵들이 생성되는 '별 핵합성'이다.
우주의 나이가 약 1초에 이르렀을 때, 우주의 온도는 약 100억 도에 달하였으며, 이 시기 우주는 양성자, 중성자, 전자, 광자들이 서로 충돌하면서 무질서하게 운동하는 상태에 있었다. 이후 시간이 흐르면서 우주는 지속적으로 팽창하였고, 그에 따라 온도는 점차 낮아졌다. 이러한 환경 변화 속에서 양성자와 중성자의 핵반응을 통해 중수소가 만들어지고, 이어서 삼중수소, 헬륨-3, 헬륨-4, 그리고 소량의 리튬과 같은 가벼운 원자핵이 형성되었다. 이와 같이 빅뱅 이후 약 20분 동안 진행된 것이 빅뱅 핵합성이다.
빅뱅 핵합성 기간 중 헬륨-4 원자핵이 만들어지기 시작하는 시점에 양성자 수는 중성자 수의 약 7배이며, 이 중 대부분의 중성자는 양성자와 결합하여 헬륨-4 원자핵을 형성한다. 수소 원자핵은 양성자 1개로 이루어지고 헬륨-4 원자핵은 양성자 2개와 중성자 2개로 이루어진다. 빅뱅 핵합성이 끝난 이후 별이 생성되기 전까지 우주의 팽창으로 인하여 원자핵들의 단위 부피당 개수(개수밀도)는 감소하지만, 상대적인 개수비는 일정하게 유지된다. 결과적으로 ㉠ ++빅뱅 핵합성이 끝난 직후 헬륨-4 원자핵 개수를 수소 원자핵 개수로 나눈 값은 대략 1/12이 된다++.
오랜 시간이 지나면서 우주 공간에 흩어져 있던 수소와 헬륨은 중력에 의해 뭉쳐 별을 형성하게 되며, 별 내부에서는 원자핵들의 핵융합 반응을 통하여 무거운 원자핵들이 생성되는데, 이것이 별 핵합성이다.
〈보 기〉
ㄱ. 헬륨-4 원자핵이 만들어지기 시작하는 시점에 양성자 수가 중성자 수의 6배였다면, ㉠은 1/12보다 더 컸을 것이다.
ㄴ. 별이 생성되기 직전과 빅뱅 핵합성이 끝난 직후에 수소의 개수밀도는 거의 동일하다.
ㄷ. 별 핵합성을 통하여 별을 구성하는 대부분의 수소와 헬륨이 만들어진다.
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ