[도전! 양자역학] 2화, 원자를 들여다보다

달과 기린을 그려주신 @leesongyi 작가님 고맙습니다.

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[도전! 양자역학] 1화, 알파-베타-감마

러더퍼드는 덩치가 크고 목소리도 컸다.

Image Credit : Wikimedia Commons

게다가 그의 외모는 학자처럼 보이지 않아,
뉴욕 타임즈 리포터는 그를
오스트레일리아 농부로 생각하기도 했다.

리포터 : “내 옆에 앉아 있는
오스트레일리아 농부는 누구야?
목소리가 다른 사람들보다 세 배는 커.”

그는 직관적인 사람이었다.
실험에 능했고 실험을 통해 많은 것들을 밝혀냈다.

'실험 천재!'

그는 물리학 이외의 과학은
'우표 수집'이라며 무시하곤 했다.

러더퍼드 : “과학은 물리학이거나
우표 수집이다”

왜 우표 수집이야?
노력하면 모을 수 있다는 그런 의미 같아.
그런데 웃긴 건 그가 받은 노벨상은
'물리학상'이 아니라 '화학상'이었어.

러더퍼드 : “노벨 화학상을 받게 된 것이
원소의 변화보다 신비롭다” (헤헤)

그는 1898년 캐번디시를 떠나
캐나다 몬트리올 맥길 대학교
(McGill University)에
교수로 부임했다가

1907년 맨체스터 대학교로 간다.

Image Credit : Wikimedia Commons

박지성이 있던 맨체스터

맨체스터 대학교는 실험실도 좋았지만
무엇보다 뛰어난 조교,
한스 가이거(Hans Geiger)가 있었다.

Hans Geiger, Image Credit : Wikimedia Commons

가이거는 충실한 노예처럼 열심히 일해요.
좋은 사람이죠.

칭찬이겠지?

방사성 물질에서는
방사선이 나온다.

알파선-베타선-감마선

그 가운데 알파선은
양전기를 띄는 '알파 입자'의 흐름이다.

러더퍼드와 가이거는 알파 입자가
황산아연으로 코팅된 막(형광판)에 부딪히면
빛이 난다는 사실을 알아냈다.

러더퍼드 : 이제 우리는 알파 입자가
얼마나 나오는지 어디에 있는지 알 수 있어!

러더퍼드는 알파 입자를 백금 막에 쏜 다음,
알파 입자가 어디로 가는지 확인했다.

러더퍼드, 가이거에게 '자 세봐.'

가이거가 어니스트 마스덴에게 '자 세봐.'

러더퍼드 : 교수
가이거 : 조교
어니스트 마스덴 : 학부생

러더퍼드 : 뭐 설마 별 일이야 있겠어.

그런데 놀랍게도 몇 개의 알파 입자가
크게 산란했다. 백금 막에 부딪힌 다음,
90도 보다 큰 각도로 튀어나갔다.

러더퍼드&가이거 : 정말? 얼마나?

마스덴 : 8,000개 중에 하나 꼴로.

러더퍼드 : “이것은 내 삶에서 가장 믿을 수 없는 사건이었다. 마치 직경 40센티미터 포탄이 휴지 한 장에 막혀 되돌아온 것 같은 일이었기에 도저히 믿을 수 없었다.”

1911년 그는 실험을 바탕으로,
원자 내부가 대부분 텅 비어있고,
양전하를 띤 무거운 덩어리가 있는
원자 모형을 만들었다.

Image Credit : Wikimedia Commons

러더퍼드 : 좋아. 이 모형대로라면
원자의 크기가 10⁻¹⁰ 미터고
원자핵이 10⁻¹⁵ 미터군.
검증해 보자.

가이거 : 음.. 그걸 검증하라면
알파 입자 100만 개를 세봐야 합니다.

(러더퍼드와 가이거, 마스덴을 바라본다.)

P.S.
가이거는 훗날 나치 추종자가 된다는 슬픈 소식

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<도전 : 양자역학>
알파-베타-감마