전자의 수수께끼 성질

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전자가 가진 수수께끼 성질

 

덴마크의 물리학자 닐스 보어(Niels Bohr 1885-1962)는 “원자의 핵 둘레를 도는 전자들은 일정한 궤도를 가지고 있으며, 전자들은 한 궤도에서 다른 궤도로 이동할 수 있다.”는 이론을 1913년에 발표했다.

 

보어는 영국 맨체스터에서 러더퍼드와 함께 연구했으며, 러더퍼드의 원자 모델을 더욱 발전시켰다. 러더퍼드는 전자들이 핵 주변을 무질서하게 돈다고 했으나, 보어는 아래와 같이 생각했다.

 

- 핵에 가까운 궤도를 도는 전자일수록 에너지가 적고, 먼 궤도의 전자일수록 큰 에너지를 갖는다. 이때 원자가 돌 수 있는 궤도는 원자의 핵에 의해 정해진다.

- 외부 궤도의 전자가 내부 궤도로 옮길 때는 광자(photon)를 방출한다.

- 전자가 에너지를 흡수하면 외부 궤도로 점프를 한다.

이를 ‘보어의 원자 모형’이라 한다.

 

 

제2차 세계대전을 일으킨 독일이 덴마크를 점령하자, 보어는 히틀러에 저항하는 레지스탕스에 적극 참여했기 때문에 1943년 가족과 함께 미국으로 탈출했다. 미국에서 그는 원자탄 개발 계획인 ‘맨해튼 계획’(Manhattan Project)에 동참한 핵물리학자의 한 사람이 되었다. 그는 우라늄 같은 무거운 원자의 핵이 중성자를 흡수하면, 핵분열을 일으키는 이유를 설명함으로써 핵물리학 발전에 위대한 공헌을 했다.

 

전자는 참으로 신비한 존재이다. 전자는 원자를 구성하는 성분으로서 가장 작은 입자이다. 또 전자는 우주 탄생 때 모든 원자의 구성분으로 생겨난 이후 지금까지 수십억 년을 두고 변함없이 운동해 왔다. 또 전자는 모든 전기 현상을 일으키는 장본인이다. 전자를 움직이게 하는 힘은 무엇이기에 이런 운동과 전기현상이 나타나게 할까? 이는 전자에 대한 큰 숙제들이다.

 

 

원자의 무게는 왜 소수점으로 나타나는가?