오랜만에 다시 찾아뵙네요. 오늘도 제 현실도피에 참여해주셔서 감사합니다.

지난 시간에는 홍차넷 월도들의 우상, 알버트 아인슈타인이 1905년 발표한 광자효과 이야기를 해보았습니다. (https://redtea.kr/?b=12&n=269)

당대 물리학자들 탈모의 주범이였던 광자효과를 설명하기 위해서 아인슈타인은 "이건 빛과 빛의 에너지가 순수한 파동처럼 연속성을 띄는게 아니라, 광자 단위의 유한한 개념이라면 해결이 된다"라고 주장합니다.

빛이 양자로서 이해되야한다는 이 주장은, "에너지는 연속적이지 않다"라는 양자역학 기본명제의 성립의 시작이라고 볼수있을것 같습니다.

근데 이 글들의 제목은 양자광학이 아니라 양자역학이자나요? 이 말은 빛과 빛의 에너지 뿐만 아니라, 다른 물질과 물질의 에너지 또한 양자로 이해해야한다는거죠.

그리고 이 이야기를 위해서 우리는 시간을 다시 좀 건너뛰어야합니다.

1905년 아인슈타인이 물리학계를 뒤흔들때 겨우 13살이였던 이 어린소년은 1910년 소르본느 대학에서 역사학을 전공하고있었습니다. 뭔가 범상치 않았던 오늘의 주인공은 역사학 학위를 받고 1913년 수학과 물리학을 공부하기 위해서 다시 소르본느로 돌아갑니다. 그리고 입대를 피했던 전 주인공 아인슈타인과는 다르게 1914년 세계 제1차대전에 참전하기도합니다. 실제로 공작가 출신의 귀족이였고 본인도 1960년 공작이 되었던 것을 생각해보면... 이것이 바로 노블레스 오블리주?! [금수저 스웨그]

어찌어찌 전쟁에서 돌아온 이후 우리의 주인공은 폴 랑주뱅의 지도하에 거침없이 물리학 박사학위를 따기 위해 전진합니다. 랑주뱅에 대해서 잠시 이야기를 해보자면, 랑주뱅은 과학계에서 거의 유일하게 부인에게 명성이 뒤지는 피에르 큐리의 학생이였고, 후에는 마리 큐리의 애인이였으며, 프랑스 공화당원이자, 인권회의 회장도 역임했던 화려한 스펙의 과학자였습니다. 과학계로 온다면 본인의 이름을 딴 공식들이있는것으로  게임셋이죠.

(이분에 바로 랑주뱅입니다. 역시나 유명한 물리학자의 상징인 콧수염이...)

1924년 우리의 공작님은 박사졸업논문을 제출하시고, 바로 1929년에 박사졸업논문의 내용을 토대로 노벨 물리학상을 받습니다.
박사졸업논문으로 노벨 물리학상이라니! [금수저 스웨그2] 논문발표 5년만에 노벨상이라니!! [금수저 스웨그3]

그렇다면 도대체 논문이 무슨 내용이였길래 알아봐야겠죠?

지난 글을 기억해보신다면 아인슈타인이 본인의 논문에서 우리가 첫글에서 돌이켜보았던 플랑크의 1900년 설명을 직접적으로 언급하며 본인의 이론을 형성했었습니다. 우리의 금수저는 그 아인슈타인의 논문을 직접적으로 언급하며 새로운 이론을 주장합니다.
이론을 간소화하자면...
"1905년 아인슈타인이 빛에 대해서 했던 설명을, 모든 물질에게 적용시켜보자"
"질량 m과 속도 v가있는 모든 입자의 운동량은(p) 요 수식으로 설명이 된다: λ= ^h⁄_p=^h⁄_mν √(1-ν²⁄c²)" 입니다.
뭐 수식도 중요하지만, 더 중요한건 빛의 파동입자 이중설을 실존질량이있는 모든 물체에 광범위하게 적용해야한다는 그 주장인거죠.

[아니 어디서, 무슨 근거로... 아니 이게 뭔소리야???]라고 생각하신다면 괜찮습니다.

이 박사논문을 받은 랑주뱅을 비롯한 지도교수들도 도저히 이해를 못하겠어서 이 논문의 리뷰를 다른 사람에게 부탁합니다 (내가 이러려고 교수를했나 괴롭고 자괴감이...). 이 논문을 받은 사람은 다름아닌 아인슈타인이였죠. 아인슈타인은 본인의 논문을 훌륭하게 인용한 이 박사논문을 매우 좋아하였고, 우리의 공작님은 박사학위도 일사천리로 받아버리십니다. [금수저 스웨그 오버파워]


만40세 이전에 다른 사람들은 평생을 기다려도 커리어를 완성한 스웨그가 넘쳐흐르는 금수저 공작님은 바로 루이 빅토르 데 브로글리입니다.
(역시나 콧수염... 근데 지금 생각해보니 다들 콧수염은 얻었지만 다른것은 잃고있는게 아닌가 하는 생각이 드는건 기분탓이겠죠? 자라나라 ㅠㅠ)

브로글리가 상당히 빠르게 노벨상을 받을수있었던 이유는, 이론의 실험적 증명이 불과 3년후인 1927년에 되었던 영향이 클겁니다. 그리고 사실 이 실험은 전혀 의도치 않은 실수가 결정적인 영향을 끼쳤었습니다. 실험자들이였던 데이비슨과 거머 (Davisson and Germer)은 이미 1921년부터 전혀 다른 실험을 시도하고있었습니다. 금속 니켈에 전자를 쏘면 무슨일이 일어나는지 보려고했던거죠. 다만 이 실험을 위해서는 순도 높은 진공상태를 유지해야했는데, 이게 굉장히 힘들었기에 실험에 번번히 실패하고 말았었죠. 그 와중에 무려 진공 상태가 깨지면서 니켈이 산화 되는 실수까지 하게됩니다.

산화된 니켈을 되돌리기 위해서 둘은 니켈을 가열했고, 이는 의도치 않은 결과를 낳게됩니다. 기존의 다결정 형태의 (polycrystalline) 니켈이 산화되면서 단결정체로 (single crystalline) 변하게된거죠. 단순하게 말해서 굉장히 순도 높은 니켈 샘플을 보유하게 된겁니다. 그리고 이 높은 순도의 니켈에 전자를 쬐자 마치 파동이 겹치는 듯한 모양으로 2차 전자들이 형성되는 것을 보게됩니다 (1925년). 

오늘도 장문의 글을 읽어주셔서 감사합니다.