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연구 논문

알파입자 산란 실험과 양자론의 이론적 실천

임경순

포항공과대학교 교양학부 및 물리학과

발행: 1999년 1월 · 21권 · pp. 3-26
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초록

본 논문은 1900년부터 1930년에 이르기까지 알파입자 산란 현상을 둘러싸고 진행되었던 실험과 이와 연관된 실험 장치 및 이론적 설명의 전개 과정에 대해서 다루고 있다. 알파입자 산란 실험은 1932년 이전에 핵물리학 분야에서 핵심적인 연구 주제였다. 러더퍼드 원자 모형, 인공 원소 변환 실험, 러더퍼드 위성 모형, 양자론적 충돌이론 등은 모두 알파입자 산란 실험과 연관되어 진행된 것들이었다. 알파입자 산란 실험이 가능하게 된 데에는 섬광계수기, 전기적 계수 장치, 구름상자 등 핵물리학 초기의 주요 실험장치의 출현이 밑거름이 되었다. 본 논문에서는 피터 갤리슨이 제기한 실험에 있어서 물질적 문화 개념이 구현되는 한 예로서 알파입자를 이용한 초기 산란 실험을 집중적으로 다루고 있다. 무엇보다도 필자는 섬광계수기 장치와 구름상자의 개량에 관한 구체적인 발전의 역사를 세부적으로 분석하고 있다. 실험에 관한 논의뿐만이 아니라 본 논문에서는 양자 충돌 이론은 1930년대에 이르기까지 지속적인 이론상의 실천이 진행되었으며, 이런 이론적 실천의 결과로 알파입자 산란에 대한 양자론적 설명이 실험적으로 입증될 수 있는 수준까지 발전했다는 것을 보이고 있다. 또한 서로 상이한 발전 과정을 겪어 왔던 섬광계수기와 구름상자 등 두 개의 실험장치들에 의해 동시에 알파입자 산란을 설명하는 양자 충돌 이론이 입증됨으로써 충돌 과정에 대한 양자역학적 설명이 마침내 수용될 수 있었다는 것을 밝히고 있다.
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