과학공부를 해보신 분들은 모두 한번쯤은 보어에 대해서 들어보셨을 것 입니다. 아마 보어의 원자모형으로 저희에게
가장 잘 알려져 있죠. 또한 아인슈타인과 솔베이 회의에서 양자역학의 대표주자로 아인슈타인과 맞붙었던 인물이기도 하지요. 오늘은 이 닐스 보어의 일대기와 업적에 대해 간략히 살펴보겠습니다.
1. 보어의 일대기
보어는 1911년 영국의 케임브릿지 대학의 장학생으로 입학하게됩니다. 영국의 대학중 탑이라고 할 수 있는 케임브릿지대학에 장학생으로 입학했다는 것은 저희 한국으로 치면 서울의대를 가볍게 들어갈 수 있을 정도의 실력이라고 볼 수 있으럯입니다. 이렇게 가볍게 케임브릿지 대학에 입학한 후 학부를 마치고 보어는 전자를 발견했던 조지프 존 톰슨(1906 노벨 물리학상) 실험실에서 공부하게 됩니다.
허나 존 톰슨의 실험실과 맞지 않다고 느낀 보어는 이후 다른 실험실을 찾다가 멘체스터 대학의 러더퍼드 실험실로 실험실을 옮기게 됩니다. 러더퍼드는 저희에겐 원자핵을 발견한 실험으로 유명하신 분이시죠. 이 러더퍼드의 원자핵 실험을 도와주던 보어는 결국 자신만의 원자모형인 보어 원자모형을 만들게 되죠. 이 원자모형이 굉장히 범용적으로 널리 우리에게 얼려져 있는 밑의 그림 입니다.
2. 보어의 원자모형
잠깐 보어의 원자모형에 대해 살펴보겠습니다. 이 보어의 원자모형은 러더퍼드의 원자모형의 한계점을 타계했습니다. 전자가 원자를 돌때 나타나는 원운동으로 인한 전자기파 발생-->이에 따른 운동에너지 감소로 인한 전자 궤도가 점점 원자핵쪽으로 빨려들어가는 이 문제를 보어는 "정상상태" 라는 개념을 도입하여 타개하게 됩니다. 이 정상상태에 있는 전자는 원자핵으로 빨려들어가지 않는 상태가 되고 이는 전자기학의 일부를 포기한 결과입니다.
또한 보어는 "양자도약" 이라는 새로운 해석을 내놓게 되는데, 이는 전자가 정상상태에서 다른 정상상태로 이동할때 마치 순간이동을 하는것 처럼 갑자기 뿅 하고 이동한다는 것 입니다. 이런 양자도약의 개념은 발머의 공식에서 착안했습니다.
이런 매우 새롭고 혁신적인 내용의 이론은 기성 세대 물리학자들에게 반감을 일게했지만 뭰헨 대학 아르놀트 조머펠트는 매우 환영했습니다.
이렇게 보어를 인정하고 친하게 지낸 조머펠트는 둘이 함께 연구한 끝에 보어-조머펠트 양자화 가설을 내놓게 됩니다.
이는 각운동량이라는 물리량을 양자화 하는것을 일컷는데, 이후 조머펠트의 각운동량 대신 '작용'이라는 물리량을 양자화되는 조건으로 일반화하게 됩니다.
3. 2차 세계대전
이렇게 원자모형을 만든 보어는 훗날 1927년 볼타 사망기념학회에서 코펜하겐 해석의 뼈대를 내놓게 되지요.
이렇게 행복하게 원자의 세계로 빠져드는 보어를 세상은 가만히 놔두지 않았습니다. 바로 제 2차 세계대전이 시작된 것이죠. 보어는 2차 세계대전중 나치에 저항하기 위해 유대인을 도와주었고 이 와중에 생명의 위협을 느껴 스웨덴을 거쳐 영국으로 탈출하게 됩니다. 이 후 미국으로 간 보어는 전쟁이 끝난 후 핵무기 감축을 위해 노력하죠.
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