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양자 3

20. 전자도 파도처럼 물결친다는 사실을 아시나요?

아인슈타인이 남긴 새로운 수수께끼1905년, 아인슈타인이 세상을 깜짝 놀라게 한 발견이 있었습니다. 빛이 입자처럼 행동한다는 광전효과 이론이었죠. 그때까지 빛은 파동이라고 확신하고 있던 물리학자들에게는 정말 충격적인 소식이었어요."빛이 입자라고? 그럼 우리가 알던 파동 성질은 뭐지?" 과학자들은 혼란에 빠졌습니다. 빛은 파동인가, 입자인가? 아니면 둘 다인가?그런데 1924년, 프랑스의 젊은 물리학자 루이 드브로이가 더욱 놀라운 아이디어를 내놨습니다. "빛이 입자의 성질을 가진다면, 반대로 전자 같은 입자들도 파동의 성질을 가지지 않을까?"당시 25세였던 드브로이의 이 대담한 상상은 박사 논문 주제였어요. 지도교수도 "이게 정말 가능할까?" 하며 의심했을 정도로 혁신적인 아이디어였답니다. 오늘은 이 기발..

17. 원소들이 정말로 무게 순서대로 배열되어 있는지 아시나요?

멘델레예프가 남긴 신비한 퍼즐책장에 책을 정리할 때 보통 어떤 순서로 배열하시나요? 가나다순? 출간일순? 아니면 크기순으로 정리하시나요? 대부분 어떤 규칙을 따라 정리하시겠죠.1869년 러시아의 화학자 멘델레예프도 비슷한 고민을 했습니다. 당시 알려진 63개 원소들을 어떤 순서로 배열해야 할까? 그는 원자량(무게) 순서로 배열했더니 놀랍게도 비슷한 성질의 원소들이 주기적으로 나타나는 패턴을 발견했거든요.하지만 뭔가 이상했습니다. 몇몇 원소들은 무게 순서대로 배열하면 성질이 맞지 않았어요. 마치 키 순서로 줄을 섰는데 몇 명이 잘못된 자리에 서 있는 것 같았죠.과연 원소들의 진짜 순서는 무엇일까요? 이 수수께끼를 풀어낸 것은 바로 1913년 영국의 젊은 물리학자 헨리 모즐리였습니다.모즐리가 발견한 원소의 ..

11. 플랑크, "에너지는 덩어리다!" 양자역학의 문을 연 혁명가

풀리지 않던 검은 상자의 미스터리19세기말, 물리학자들은 뜨겁게 달궈진 물체, 즉 흑체에서 방출되는 빛(흑체 복사)의 스펙트럼을 설명하는 데 어려움을 겪고 있었습니다. 고전 물리학으로는 특정 파장에서 에너지 밀도가 무한대로 발산하는 '자외선 파탄'이라는 모순에 빠졌기 때문이죠. 마치 답이 보이지 않는 검은 상자 속 미스터리 같았습니다. 해결사 막스 플랑크 등장이 난제를 해결하기 위해 독일의 물리학자 막스 플랑크가 나섰습니다. 그는 수많은 시행착오 끝에 1900년, 이전까지 그 누구도 상상하지 못했던 혁명적인 가설을 제시합니다. 그것은 바로 "에너지는 연속적인 흐름이 아니라, 특정한 크기의 덩어리, 즉 '양자'로 이루어져 있다!"라는 주장이었습니다. 마치 물이 끊임없이 흐르는 것이 아니라, 수많은 물방울로..

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