왜 수소 원자는 붕괴하지 않나요?
/* 후후 계절학기 기말고사 기간임에도 불구하고 잉여글을 싸지르는 로보스님! */

우리 모두가 다 알고 있다시피 ;) 수소 원자는 양성자와 전자로 구성되어 있다. 그리고 역시 우리 모두가 다 알고 있다시피 ;) 양성자와 전자는 서로 반대 전하를 띠고 있고, 전기에 대한 우리의 지식에 따르면 이 두 입자는 서로를 잡아당길 것이다. 그럼 여기서 자연스러운 의문이 하나 떠오르게 된다. 그렇다면 왜 수소 원자는 붕괴하지 않는가? 두 입자가 서로를 잡아당기다 보면 언젠가 쾅 충돌해서 개발살나야 하지 않을까? 'ㅅ'

1. 고전 모형
우선 "고전적인" 모형들에서 이 문제가 어떻게 다루어졌는지 살펴보도록 하자. (아마 고등학교 이과 과학을 충실히 이수했다면 잘 아는 내용일듯? *_*) 러더퍼드 경은 원자 속에 양전하를 띤 핵이라는 녀석과 음전하를 띤 전자라는 녀석이 존재한다는 것을 알아내고 태양계 원자 모형을 제시하였다. 간단하다. 우리가 살고 있는 태양계처럼 중앙에 핵이 떡하니 앉아있고 주위를 전자 녀석들이 뱅글뱅글 도는 모형이다.

빙글빙글~ 그림 출처

그런데 이 모형이 엄청난 문제가 있었다! 당시 물리학에서도 전하를 띤 입자들이 뱅글뱅글 돌게 되면 에너지를 점차 잃게 된다는 것이 알려져 있었던 것이다. 즉, 전자들이 태양계의 행성들처럼 핵 주위를 돌고 있다면 이 녀석들은 점차 에너지를 잃으면서 핵 쪽으로 떨어져서 마침내는 시밤쾅! 하게 된다는 것이다 ㅠ_ㅠ

개발살! 그림 출처

그래서 위대하신 보어 형님께서 이 문제를 해결하기 위해 엄청난 꼼수를 두셨다. "원자 안에 있는 전자들은 정해져 있는 궤도 위에만 존재하고, 그 궤도를 도는 동안에는 에너지를 잃지 않는다!"라는 가설을 도입한 것이다. 읭? 에너지를 안 잃는다는 건 우리의 전자기학이 잘못 되었다는 말씀? "아니, 그건 모르겠고, 그냥 이렇게 하면 다 설명되거든." 그 궤도 상에서는 전자기력과 원심력이 힘의 평형을 이루기 때문에 전자가 핵으로 떨어지지 않을 수 있다. 흐음... 근데 이게 맞는 말일까?

보어의 수정된 모형. "yes"에만 존재할 수 있어! 그림 출처

보어 모형 자체는 상당히 강력했지만, 여전히 설명할 수 없는 부분이 많이 있었다. 그러다 1920년대 중반 하이젠베르크슈뢰딩거 등 님좀짱 물리학자들의 활약에 힘입어 "양자역학"이 제대로 형식화되고, 이로 원자들을 설명할 수 있게 되면서 보어 모형은 폐기되고 만다.

2. 그럼 왜 붕괴하지 않는데?
자, 그럼 원래의 질문으로 돌아가자. 보어 모형에서 수소 원자는 왜 붕괴하지 않았는가? 표면적으로는 전자기력을 상쇄시켜주는 원심력이 존재했고, 더 근본적으로는 보어쨔응의 "가설"이 있었기 때문이다. "가설: 수소 원자는 붕괴하지 않는다" 수준의 -_-;; 그럼 이제 새로이 형식화된 양자역학은 이에 대해 무엇이라고 답하는가? 지금부터 살펴보자 +_+ 자 그럼 양자역학의 수소 원자 모형에서부터 시작해봐야겠지? 아... 앗?!

함정 카드! 그림 출처

이게 낚시였다... 파닥파닥 ㅇ>-< 양자역학의 수소 원자 모형만으로는 "왜 수소 원자가 붕괴하지 않는지" 설명할 수 없다. 왜 그럴까? 간단하다. 양자역학 입장에선 수소 원자랑 별반 차이가 없는 "어떤 시스템"은 수소 원자와 달리 금방 붕괴해버리기 때문이다. 그 시스템은 누규? 바로 포지트로늄 시스템이다.

포지트로늄임 뿌우 'ㅅ' 그림 출처

위의 그림에서부터 알 수 있듯, 포지트로늄 시스템은 전자와 그의 반입자인 양전자가 수소 원자의 경우처럼 서로 짝을 이뤄 "묶인 상태(bound state)"가 된 시스템이다. 겉보기엔 수소 원자는 전자가 핵 주위를 돌고, 포지트로늄은 두 입자가 서로의 주위를 도니까 다른 시스템 같지만, 양전하를 띤 입자를 원점에 고정시키는 좌표계를 잡으면 두 시스템은 물리적으로 유사해진다. 일단 양성자와 양전자는 전하량이 같잖아?

양자역학에서 계의 거동을 기술하는 해밀토니안(Hamiltonian)이라는 녀석이 있는데, 수소 원자나 포지트로늄이나 이 해밀토니안은 똑같은 형태로 쓰여진다. 그 결과 나타나는 여러 결과들도 똑같은 꼴로 나타나게 되고. 즉, spdf 뭐 이런 "오비탈"이나 에너지 준위 등이 수소 원자에서나 포지트로늄에서나 동일한 형태로 나타난다는 것이다. 그런데, 충격적이게도, 포지트로늄은 1.25 × 10-10초만에 붕괴해버린다 ㄷㄷㄷ[1] (아, 여기서 얘기하는 시간은 사실 반감기다.)

흐음... 동일한 양자역학으로 기술되는 수소 원자는 붕괴하지 않고 포지트로늄은 붕괴해버린다면, 양자역학을 넘어서는 무언가가 있어야 수소 원자의 안정성을 설명할 수 있지 않겠는가? (주: 혹시 모를 물리 고수들을 위한 코멘트. 여기서 "양자역학"이라는 단어는 디랙 방정식 이전까지의 비상대론적 양자역학에 한정하여 사용하도록 하자. 이후에 다루는 이론들이 양자역학이 아닌 것은 아니지만.)

3. 양성자와 양전자
자, 과학적으로 생각해보자. 한 시스템은 붕괴하고 다른 시스템은 붕괴하지 않는다. 난 그 이유를 알고 싶다. 그럼? 그래, 두 시스템의 차이점을 찾아보면 되겠지? 두 시스템의 차이는 딱 하나. 양전하를 띤 입자가 양성자나 양전자냐 하는 차이다. 이게 무슨 상관일까? 여기서 똑똑한 독자라면 이런 생각을 하겠지. "아, 양성자랑 양전자는 뭔가 다른 족속인갑다." 빙고!

소립자 물리학의 표준 모형에 따르면, 양전자는 전자와 같은 "렙톤족"이다. 반면 양성자는 세 개의 "쿼크"들로 구성된 "핵자"이다. 뭔가 갑자기 막 용어들이 쏟아져 나오는데, 다 필요없고 쿼크랑 렙톤은 서로 다른 놈이라는 것만 알면 된다. 근데 양전자랑 전자는 렙톤이고 양성자는 세 개의 쿼크로 구성되어 있는 거다.

양성자와 중성자의 "쿼크" 표기 그림 출처

요런 기본입자들이 상호작용할 때에는 몇 가지 규칙[2]이 있다. 그 중 한 가지는 "맛깔(flavor)의 보존"이다. 맛깔이라는 것은 간단히 말해서 입자들의 분류다. 소립자 물리학자들이 좀 낭만적이라서 :$ "맛깔"이라는 멋드러진 표현을 쓴 것이랄까. (혹은 "허세"일지도 ㅋㅋ) 예전에는 "향(香)"이라고 번역했는데, 표준 용어는 "맛깔"이 된 듯 하다. 순우리말을 추구하느라? (아는 사람만 아는 "새대학 물리"가 생각나는군... orz)

맛깔에 따라 쿼크와 렙톤을 분류해보면 다음 그림과 같다.

소립자 물리학의 "표준 모형" 그림 출처

우리의 관심사는 쿼크와 렙톤이니까 녹색과 파란색 영역만 살펴보자. 녹색이 쿼크, 파란색이 렙톤이다. 쿼크에는 u, d, s, c, b, t의 여섯 가지 맛깔이 있고, 렙톤에는 νe, νμ, ντ, e, μ, τ의 여섯 가지 맛깔이 있는 것을 알 수 있다. 여기엔 반입자를 표기하지 않았고, 반입자는 별도의 맛깔로 보므로 각각 12개씩의 맛깔이 존재한다.

이제 "맛깔의 보존"이 무슨 소린지 살펴볼까. 간단하다. "입자들의 맛깔은 상호작용 중에 변하지 않는다"는 것이다. 뭔가 너무 당연해 보이지 않는가?! (근데 이 '당연한' 법칙에도 예외가 있다. 좀 이따 다루도록 하자.)

자, 그런데 한 입자와 그 반입자가 만날 때는 독특한 현상이 일어날 수 있다. 반입자라는 놈은 입자와 질량은 같고 그 외의 모든 성질이 반대인 녀석이라고 생각하면 되는데, 그런 녀석끼리 만나면 아무래도 뭔가 일어나지 않겠는가? 보통 이 때 일어나는 것이 "쌍소멸(pair annihilation)"로, 이름에서 느껴지는 ㄷㄷㄷ함대로 둘이 확 소멸해버리는 것이다. 그러면서 남는 에너지를 "빛"의 형태로 주위에 뿌리게 된다. 겉보기엔 맛깔의 보존이 성립하지 않는 상황인데, 사실 입자와 반입자의 성질을 생각해보면 보존이 성립한다고도 생각할 수 있다. (+1이랑 -1이 더해지면 0이 되지만, 이 때 좌변과 우변은 같지 않은가?)

그럼 양전자 + 전자 시스템부터 살펴보자. 이 경우는 바로 위에서 살펴본 '입자-반입자 시스템'에 해당한다. 그럼 양전자와 전자는 서로 상호작용해서 두 개의 광자를 만들어 내고 사라져 버릴 수 있겠지?

쌍소멸 과정 그림 출처

반면 양성자 + 전자 시스템은 어떠한가? 이들은 '입자-반입자' 관계에 있지 않다. 그리고 맛깔이 보존되어야 한다. 그럼 둘을 암만 붙여놔도 다른 산물이 나올 여지가 없다. 쿼크 세 개(uud)와 전자 하나로 만들 수 있는, 가장 에너지가 낮은 시스템이 양성자와 전자 시스템거든. 뭔 소린고 하니, 이들이 서로 상호작용해서 뭔가 만들고 싶어도 더 내려갈 곳이 없다 이거다. 그니까 붕괴를 못 하지 -ㅅ-

(ExtraD님의 말씀을 여기 첨부한다. 사실 수소 원자 시스템에서 원자 에너지가 가장 낮은 상태, 즉 1s 오비탈에서는 전자가 핵을 '뚫고' 지나갈 수 있다. 즉, 전자와 양성자가 대놓고 만날 수 있다는 것이다. 그럼에도 불구하고 아무런 상호작용을 하지 않는 이유는? 위에서 설명한 대로 그들은 쌍소멸을 일으킬 수 없고, 더 낮은 에너지 상태가 존재하지 않으니까.)

자자, 정리해보자. 수소 원자를 구성하고 있는 두 입자가 쾅 부딪쳐서 소멸하지 않는 이유가 뭐라고? 소립자 물리학의 "보존 법칙"에 의해 이 두 입자는 서로 상호작용해도 더 내려갈 곳이 없기 때문이라고. 와우, 깔끔하구만! 그런데 문제가 여기서 끝나지 않는다...

4. 약한 상호작용
그래, 이미 아까부터 매우 마음이 불편했던 물리 본좌님들이 계셨을 것이다. 앞서 말한 맛깔 보존이 성립하지 않는 상호작용이 있다. 그 이름하야 약한 상호작용(weak interaction)! 현대 물리학에서 이야기하는, 세상을 구성하는 상호작용 4대 천왕 중 하나다.

뭐 이론적인 고찰은 다 때려치고 이 녀석의 한 가지 과정만 보자. 이 상호작용을 통하면 양성자와 전자가 서로 부딪쳐서 붕괴할 수 있다! 으아아... 원자핵의 β 붕괴 중 "전자 포획(electron capture)"이 정확히 이 현상을 가리킨다. 양성자와 전자가 서로 쾅 부딪쳐서 중성자 하나랑 중성미자라는 녀석을 하나 만들어내는 과정이다. 이 경우에는 맛깔이 바뀌게 된다. 굳이 식으로 쓰자면 uud + e → udd + νe인데, u 하나가 d로, e가 νe로 바뀐 것을 확인할 수 있지? 이게 맛깔이 바뀐 거다 'ㅂ' 원래 같으면 불가능한 과정인데, 약한 상호작용에서는 가능하다능!

아래 그림이 "전자 포획"이다 그림 출처

혹시 이것도 사실은 자연계에서 안 일어나는 현상 아닐까? 불행히도 그렇지 않다. 대표적인 예로 7Be가 궤도 상의 전자를 슥 흡수해 7Li이 돼버리는 과정[3]이 있다. 양성자와 전자가 중성자가 되어버리면서, 원자량은 동일하지만 원자 번호가 하나 떨어지는 것이다. 으으 그럼 약한 상호작용을 통하면 수소 원자도 다 붕괴해버리는 것인가... 안돼 수소가 고자라니...

그림으로 그려본 전자 포획 과정! 그림 출처

하지만 자연은 그리 녹록치 않았다! 이 전자 포획 과정에도 지켜야 하는 규칙[4]이 있다. 이 규칙을 구체적으로 다루는 건 너무 양자역학이라 -_-;; 그냥 넘어가도록 하겠다. (절대로 내가 잘 몰라서 넘어가는 것이 아니다!) 이 규칙은 "선택 규칙(selection rule)"이라 불린다. (혹시 화학도 중에 일반화학이나 물리화학에서 이 용어를 들어봤다 싶은 사람이 있으면 비슷한 규칙이 핵반응에도 존재한다고 생각하면 된다.)

다음은 무슨 이야기가 나올지 뻔하지? 수소 원자는 그 규칙에 벗어나기 때문에 수소 원자의 붕괴 반응은 일어나지 않는 것이다. 그리고 다행히도 우리가 알고 있는 대부분의 원자들은 이런 전자 포획 반응이 일어나지 않아 지금과 같이 존재할 수 있다. 아 아니, 그런 원자들만 살아남아 우리와 이 우주를 구성하고 있다고 말하는 게 나을 수도 있겠다 :)

휴우~ 그래서 여기까지 기나긴 여정을 지나쳐 왔다. 정리해 보자면, 수소 원자가 붕괴하지 않는 것은 전자와 양성자의 소립자 물리학적 특징 때문이다. 이 두 입자는 물리학의 여러 "붕괴 규칙"들을 만족시키지 않기 때문에 적당한 거리에서 "묶인 상태"로 존재할 수 있는 것이다. 이 "묶인 상태"의 성질을 설명하는 것이 여러분이 알고 있는 그 양자역학 이론들이다. spdf 오비탈이니 뭐니 하는... 여기까지 스크롤 안 하고 읽어 왔다면 본좌! -_-)b

참고문헌
[1] David Griffiths, Introduction to Elementary Particles, 2nd Ed., Wiley-VCH (2008), p. 171.
[2] 앞의 책, p. 81.
[3] Kenneth S. Crane, Introductory Nuclear Physics, John Wiley & Sons, Inc. (1988), p. 276.
[4] 앞의 책, pp. 289-292.
by 로보스 | 2011/01/10 22:31 | |과학| | 트랙백 | 핑백(1) | 덧글(87)
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Commented by _tmp at 2011/01/10 22:37
Selection rule - 대학 7년 다니면서 정말 '들어본 적 있기만 한' 것 orz
Commented by 매치어 at 2011/01/10 22:48
어딘가 '얘네들은 특이해서 원래 이래'라는 느낌이 들긴 하지만... 과연 그렇군요.
저라면... 아, 아니다. 암튼 전자의 거동을 고전적인 지식으로 이해하려고 하면 힘들죠.
Commented by ArchDuke at 2011/01/10 23:10
포지트로늄볼때 순간적으로 '이사람이 무슨 사기를...'이라고 30초 고민하다 일단 이해했습니다.
선택 규칙이나 약력에 대해 또 설명하려면 포스팅 한개는 필요하겠군요. 사실 원서가 빠르겠지만요
Commented by idea at 2011/01/11 00:07
좋은글 감사드립니다.
렙톤수가 1이고 쿼크수가 3인 경우 바닥에너지가 수소원자의 바닥에너지고, 둘 다 0인 경우는 바닥에너지가 0에 가까워서 붕괴한다는 말씀인것 같네요... 혹시 렙톤수와 쿼크수가 달라지면, 스핀이 달라지고 그래서 어떤 부가적인 에너지 레벨이 생기는 것인지? 아직 명쾌하게 이해는 안되네요 ^^
화학에서 선택규칙이 있는데, 이 선택규칙이 100%는 아닌것으로 아는데요(즉 선택규칙에 의해 forbidden인 경우에도 transition이 약간은 가능하죠), 그렇다면, 확률적으로 가끔씩은 수수도 붕괴한다는 의미일까요?
Commented by ExtraD at 2011/01/11 08:55
잘 읽었습니다. 한 마디만 덧붙이자면,

1. 수소의 경우 바닥상태에서 전자분포가 양성자와 만나는 경우를 허용하지만 랩톤수 보존과 바리온수 보존법칙에 따라 쌍소멸이 일어나지 않기 때문에 안정

2. 포지트로니움의 경우 쌍소멸이 일어나기 때문에 바닥상태가 불안정

하다고 하면 되겠습니다. 결국 바닥상태에서 쌍소멸 가부가 중요한 포인트로.
Commented by wolga at 2011/01/11 10:22
Condensed matter physics에서의 exciton이 생각나는군ㅎ 여튼 더 안정한 state가 없다는 결론이 맞네. 잘 읽었어ㅋ
Commented by 로보스 at 2011/01/11 11:35
오오 많은 분들의 호응 감사드립니다 :D

제가 이거 써놓고 또 오늘 오전에 고민을 해봤는데, 중간에 약간 잘못 쓴 부분이 있었네요. (렙톤수와 쿼크수의 보존은 전자 포획 과정에서도 성립하고, 이 때 깨지는 것은 "향 보존"이죠.) 지금은 수정할 시간이 없어서 나중에 ExtraD님께서 주신 말씀까지 덧붙여서 수정하도록 하겠습니다 ^^

idea님께서 주신 질문에 간단히 답하자면,
여기서 말하는 "바닥에너지"는 수소원자의 바닥에너지가 아닙니다 ^^ 수소원자의 바닥에너지는 양성자와 전자가 묶인 상태가 되면서 만들어지는 에너지고요, 여기서 얘기하는 바닥에너지는 각 입자가 내부적으로 가지고 있는 에너지입니다. 붕괴에 대해서는 ExtraD님께서 해주신 말씀을 참고하시면 될 것 같아요.

그리고 화학의 선택규칙이 100 %가 아닌 이유는 선택규칙이 불완전하기 때문이 아니라 다른 선택규칙이 가능하기 때문입니다. 일반적인 선택규칙은 electric dipole transition을 기준으로 하는데, 그 외에도 electric quadrapole transition이나 magnetic dipole transition 등이 일어날 수 있고, 이 녀석들은 또 다른 형태의 선택규칙을 갖죠. 이 글에서의 선택규칙에는 그러한 우회로가 존재하지 않는다고 저는 알고 있고, 따라서 선택규칙이 100 % 성립한다고 보면 될 것 같습니다.
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:34
수정 완료! 이게 그 사이에 이오에 올라갔군요 ;;; 잘못된 지식을 담고 있는 녀석을 올려놔서 죄송합니다 ㅠ_ㅠ
Commented at 2011/01/11 19:07
비공개 덧글입니다.
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:35
비밀글님// 방문 감사합니다.
Commented by ArchDuke at 2011/01/11 20:44
향보존에서 향은 무슨 뜻인가요? 한자가..
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:35
ArchDuke님// 수정된 본문에도 넣어두었지만, 香입니다 :) 영어로 flavor고요.
Commented by Amati at 2011/01/11 21:46
오호 대학에서 언뜻 배운 포지트론 시스템이 저런거였군요. 좀더 심화 되어져있는 글을 보니 좀 이해가 가네요.
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:35
Amati님// 포지트로늄 시스템 말씀이시죠? ;) 포지트론은 그냥 양전자라는 뜻이니까요 ^^;
Commented by 역설 at 2011/01/11 21:56
재밌게 잘 보았습니다. 기말고사 잘 치르시길 ;)
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:36
역설님// 으으 기말고사... ㅇ>-<
Commented by Radhgridh at 2011/01/11 23:29
..........
고등학생때 물리 교과서가 이렇게 재미있었다면 아마도 저는 지금과 다른 길을 걷고 있었겠네요

재미있게 풀어주셔서 감사합니다 ;)
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:36
Radhgridh님// 재미있게 읽어주셔서 감사합니다 ^ㅡ^ 사실 저도 중딩 때 잘 쓰인 소립자 물리학 책을 보고 과학의 길로 낚여버렸...(?)
Commented by 긁적 at 2011/01/11 23:37
로보스씨가 이오지마에 올랐는데 (... 이 포스트는 전투적이지 않지만.)
이 역사적인 포스트에 덧글을 안 남길 수 없지 ㅋ
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:36
긁적 형// ㄷㄷㄷㄷㄷㄷ 이상한 거 기념하지 마세요!
Commented by 얼음거울 at 2011/01/11 23:41
우으아 머리가 아픕니다 ㅠㅠ
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:37
얼음거울님// 그쵸 ㅠ 저도 머리가 아픕니다 ㅠㅠ
Commented by 아크메인 at 2011/01/11 23:52
마지막 두문단을 보고 느낀건데 뭔가 용불용설이 생각나는데요.

목긴기린 안긴기린 중에 긴기린만 살아남았다!
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:37
아크메인님// 하하하 그것 참 재미있는 생각이군요 :D 그렇게 볼 수도 있겠네요.
Commented by 부모사랑해 at 2011/01/12 00:01
오랜만에 보네요.e- e+ ㅋㅋㅋ 양자역학 ㅋㅋㅋ
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:37
부모사랑해님// 오랜만에 즐거우셨습니까? ^^
Commented by 부모사랑해 at 2011/01/12 21:44
눼에...ㅋ
Commented by 명랑이 at 2011/01/12 00:36
쭉 봤는데 무슨 말인지 이 문돌이는 도저히 이해를 못하겠더군요. ㅠㅠ
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:38
명랑이님// 아 죄송합니다 ;;; 사실 이게 고등학교 이과 수준의 물리학-화학 지식은 요구하는 포스팅인지라 T_T 좀 더 친절하게 써드렸어야 하는데 말이죠...
Commented by lutra at 2011/01/12 00:48
참고 문헌들이 참 친근하네요ㅠ
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:38
lutra님// 오 저 책들로 공부하셨나 보죠? :) 좋은 책들이죠!
Commented by 샤유 at 2011/01/12 01:10
그리피스...
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:38
샤유님// 그리피스는 무조건 찬양해야 합니다 굽신굽신...
Commented by 라세엄마 at 2011/01/12 01:10
본격 이글루스로 논문낼 기세..? 덜..
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:39
라세엄마님// 에이 이 정도로 논문은 아직 멀었죠 ^^
Commented by Lemonbalm at 2011/01/12 01:21
잘 읽었습니다.
그러나 역시 어려워요(..)
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:39
Lemonbalm님// 제가 좀 더 풀어 설명하지 못한 불찰입니다 llorz
Commented by INtothe水 at 2011/01/12 01:51
그래도 나름 긴 공돌이 인생...게다가 화학을 전문하는 입장으로서...
논문도 아닌 과학,,,그것도 화학에 걸친 물리에 관한 포스팅이
머리아프게 하는적은 진짜 오랬만이군요.

몇번 더 읽고 댓글 달아야겠습니다.
일단 이런내용을 이정도로 쉽게(?) 포스팅한것에 경의를 표합니다.
브라보!
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:39
INtothe水님// 즐기실 수 있길 바랍니다 :D
Commented by 만슈타인 at 2011/01/12 01:57
링크추가합니다
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:39
만슈타인님// 감사합니다.
Commented by MK-10 at 2011/01/12 02:34
재밌게 잘 읽었습니다.
Physical Chemistry에서 주변부만 배우고 이번에 세세하게 더 배운 느낌입니다.
링크신고합니다.
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:40
MK-10님// 즐겁게 보셨다니 다행입니다 ^^ 링크 감사드려요-
Commented by ArchDuke at 2011/01/12 02:42
맛깔보다 특성 또는 종이라 번역했으면 좋았을텐데 합니다.
사실 천체물리학에 조금만 관심있다면 중성자별이 이러한 이유때문에 양성자들이 고자가 된다는 사실을 알고는 있을겁니다.
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:47
ArchDuke님// 그게 또 그렇게 쉬운 문제가 아니라서요... ^^ 소립자들의 분류법에는 맛깔 외에도 여러 가지(예: 질량-에너지)가 있어서, 아마 혼동을 막기 위해, 그리고 낭만적인 느낌으로(!) "맛깔"이라는 용어를 쓰는 모양입니다.
Commented by ArchDuke at 2011/01/12 02:52
아아. 자연스러운 번역을 찾는다는건 힘들군요
Commented by 로보스 at 2011/01/12 02:53
ArchDuke님// 그러게나 말입니다 ^^;
Commented by 정시퇴근 at 2011/01/12 10:04
문외한이긴 하나 관심이있어서 쭈욱 다 읽었습니다.

즐겁게 읽었구요. 편하게 써주셔서 읽는데 지루함도 없었네여 ^_^

잘 읽었습니다!!! 잼있는거 많이 포스팅 해주세영~!
Commented by 로보스 at 2011/01/13 00:13
정시퇴근님// 감사합니다 ^^
Commented by 닥슈나이더 at 2011/01/12 11:04
재미있네요....

고전적인 3역학이 아니면 처다보지도 않는 계꽈 출신이지만....
즐겁게 봤습니다...^^;;

그러나 난 지금 프로그래머잖아....
안될꺼야...ㅠㅠ;;
Commented by 로보스 at 2011/01/13 00:13
닥슈나이더님// 감사합니다 ^^
Commented by 은빛날개 at 2011/01/12 12:20
과학이란 참 흥미로운 학문인 것 같습니다.
링크 업어가도 괜찮을런지요? 과학 포스팅을 계속 보고 싶어요.
Commented by 로보스 at 2011/01/13 00:13
은빛날개님// 링크 가져가시는 건 자유입니다 :) 과학 포스팅을 계속 올릴지는 모르겠습니다만 ^^;
Commented by 미지 at 2011/01/12 12:38
대부분의 동위원소가 불안정한 것, 세자리수 핵자들이 불안정한 것도 선택규칙에 의한 것으로 보면 되나요?
Commented by 로보스 at 2011/01/13 00:16
미지님// 음 그 불안정한 것이 어떠냐에 따라서 달라집니다만, 만약 β 붕괴를 따른다면 앞서 언급한 선택규칙의 제한 안에서 붕괴한다고 볼 수 있겠습니다. 보통 세 자리 수 핵자들은 α 붕괴를 따르기 때문에 조금 다른 이야기입니다만... :)
Commented by 119 at 2011/01/12 12:45
우와 신기하고 재밌어요. +_+
잘 읽고 갑니다~~
Commented by 로보스 at 2011/01/13 00:16
119님// 감사합니다 ^^
Commented by 넷아트 at 2011/01/12 13:02
인문계는 그냥 웁니다. (뭔 소리야 저게..)
Commented by 로보스 at 2011/01/13 00:16
넷아트님// 좀 더 이해하기 쉽게 써드리지 못해서 죄송합니다... 제 능력의 한계라서요 T_T
Commented by 黑紙 at 2011/01/12 17:23
재미나게 잘읽었습니다 ^^
Commented by 로보스 at 2011/01/13 00:16
黑紙님// 감사합니다 ^^
Commented by 음... at 2011/01/12 19:29
쉽게 쓰시려고 하신거 같은데 글이 꽤 어렵네요.
막 샤워하다 와서 정신없어서 그런가;; 이따 다시 읽어봐야지
Commented by 로보스 at 2011/01/13 00:17
음...님// 네, 제딴에는 쉽게 쓴다고 쓴 건데 어렵게 여기시는 분들이 꽤 되시네요 orz
Commented by 련! at 2011/01/13 02:13
오... 리플 대박........ㄷㄷㄷㄷㄷ

어렵다... 역시 어려워 ㅠㅠㅠㅠㅠㅠ
Commented by 로보스 at 2011/01/13 17:17
련!// 물리학이 그렇지 뭐 ( -_-)y~
Commented by 死海文書 at 2011/01/13 18:53
양자역학에 의해 수소는 구원받았습... 이 아니라. 양자역학에 맞는 세상만 살아남은 꼴이군요. 잘 읽었습니다.
Commented by 로보스 at 2011/01/13 22:29
死海文書님// 그런 셈이죠 ^^ 감사합니다-
Commented by AngryPPiYO at 2011/01/14 23:42
리트윗된 트윗 링크 타고 왔습니다. 진짜 재밌게 읽었어요!
아직 고등학생이라 모두 이해하진 못했지만...
이런 어려운 개념을 이렇게 재밌게 풀어쓸 수 있단 것에 놀랐습니다.
그런데 이공계는 이런 걸 전부 알아야 하나요...?(근심
Commented by 로보스 at 2011/01/16 09:34
AngryPPiYO님// 아니요 ^^; 이런 건 그냥 교양이죠- 몰라도 상관 없어요 :D
Commented by 아늠 at 2011/01/15 17:26
읽었던 책 중에 호킹 박사의 시간의 역사 1990년대 판이 있는데
(책이 오래돼서 완전 샛노래요. 어무이의 책이었어서...)
가장 이해 안 갔던--; '소립자와 자연의 힘'의 부분에서
'색'이라는 표현이 나오던데요. 본문의 '맛깔'과 같은 표현인지요?
근 20년이 지났으니 현대판에는 맛깔로 나오는 지 모르겠네요.

글고... 글 정말정말 잘 읽었슴니다. 이해 쏙쏙!
머릿속에 흩어져 있던 소립자 관련 지식들이 얽히는 느낌이네요.
머 깊지도 않고 그냥 아주아주 쬐끔 있던 지식들이지만여...ㅎㅎ
Commented by 로보스 at 2011/01/16 09:35
아늠님// 방문 감사드려요 :) "색"은 "맛깔"과는 또 다른 개념입니다. 그걸 설명하려면 또 한 바닥이죠 @_@ 또 다른 분류법이라고 아시면 될 것 같아요-
Commented by 대체뭐지 at 2011/07/14 15:34
얘들뭐야...무서워...
Commented by 로보스 at 2011/07/16 01:09
대체뭐지님// 뭘까요?
Commented at 2013/03/02 00:00
비공개 덧글입니다.
Commented by 로보스 at 2013/03/08 04:40
비밀글님// 맞습니다. 실제로 일부 전자는 핵을 '뚫고' 지나가기도 하지요. 하지만 맛깔 때문에 충돌해서 소멸되지 않는 것입니다. 포지트로늄의 경우는 소멸되고요 :)
Commented at 2014/11/12 11:32
비공개 덧글입니다.
Commented by 로보스 at 2014/12/12 05:40
비밀글님// 제가 너무 늦게 답을 드린 것 같네요. 아마 이미 때를 놓쳤을 것 같은데, 잘 마무리하셨길 바랍니다.
Commented by 신지77 at 2014/12/03 18:40
상당히 오래된 글인데, 보시려나 모르겠네요.
수소 원자가 붕괴하지 않는 이유를 대충 알았는데, 전자가 왜 양성자에 붙잡혀서 딱 붙어서 묶이지 않고 계속 전자구름 형태로 퍼져서 존재하는지는 잘 모르겠네요. 알고 싶습니다!!
Commented by 로보스 at 2014/12/12 05:43
신지77님// 이제 거기서부터 양자역학이 필요합니다. 글에서 언급한 바와 같이 고전물리학으로 풀게 되면 "전자가 양성자에 붙잡혀서 딱 붙어"있는 상태가 가장 안정하지만, 양자역학을 고려한다면 위치와 운동량의 '불확정성'이 항상 존재하기 때문에 딱 붙어있는 상태는 물리학적으로 불가능합니다. 또한 전자는 파동으로서의 성질을 가지기 때문에 아무 에너지나 가질 수 없고 띄엄띄엄한 에너지 준위가 나타나게 되지요. (양자역학에 대한 배경 지식이 있으시다고 가정하고 설명했습니다.)
Commented by 이명래 at 2017/11/24 22:34
핵심을 찌르는 좋은 질문이네요.
왜 전자와 양성자는 만날 수 없는가.
왜 중성자는 양성자 옆에 딱 붙어있어도 되는가?
불확정성의 원리는 전자에만 해당되는가?
Commented by 로보스 at 2018/02/09 06:31
이명래님// 글과 질문, 그리고 답변을 잘 이해하지 못하신 것으로 보입니다.
1) 전자와 양성자는 만납니다. 하지만 붕괴하지 않을 뿐이죠.
2) 제 답변에서와 같이, "딱 붙어있"는 상태는 양자역학적으로 불가능합니다.
3) 저는 그런 말을 한 적이 없습니다. 불확정성의 원리는 모든 입자에 적용됩니다.
Commented by 종합선물세트 at 2017/09/14 16:37
네이버를 뒤져봐도, 지식인에 물어봐도 나오지 않던(보어 모형으로만 설명을;;), 저를 1년 넘게 괴롭힌 문제의 답이 여기 있었군요. 글을 읽고 새로 생긴 질문도 신지77님이 먼저 해주신 덕에 바로 해결됐고요.
계속 머리속에 맴돌던 궁금증이 단번에 해결되니, 머리가 맑아지는 기분까지 들었습니다.
좋은 글 정말 감사합니다!!
Commented by 로보스 at 2017/09/22 07:16
종합선물세트님// 방문 감사드립니다 =)
Commented by 나그네 at 2018/05/16 03:51
좋은글 잘 보고 갑니다 그냥 제 머릿속으로 이해한 바로는 3개의 쿼크와 음전자 한개가 존재할시 3개의 쿼크와 음전자 한개 사이의 거리가 10이다라고 치면 음전자의 에너지가 딱 7밖에 갈수 없는 거리의 에너지밖에 되지 않기 때문에 붕괴되지 않는다라고 이해했는데 대충 이렇게 이해해도 될까요?? 제생각이 아니라면 이해가 되지 않는게 가장 낮은 에너지라고 하더라도 붙는거랑은 상관이 없지 않을까 싶어서요 붕괴를 안한다면 바로 붙어 있으나 안붙어 있으나 상관이 없지 않을까요? 아니면 붙으면 무조건 붕괴되는데 그 보존 법칙때문에 붙지 않는다라고 해석해야할까요?
Commented by 로보스 at 2018/06/20 04:36
나그네님// 방문 감사 드립니다. 이 글에서 이야기하는 바는, 양성자와 전자는 아예 "다른" 입자이므로 설사 전하가 반대라고 해도 서로 충돌해서 붕괴되지 않는다는 것입니다. "가장 낮은 에너지"를 언급한 이유는, 충돌해서 붕괴되기 위해서는 붕괴해서 생성되는 입자들이 그보다 낮은 에너지에 있어야 하는데 양성자와 전자는 이미 가장 낮은 에너지 상태에 있으므로 그럴 수 없다는 걸 설명하는 대목이고요.
Commented by 앗삼 at 2018/12/23 12:16
좋은글 감사합니다. 이유를 알려고 이곳저곳을 봤는데 가장 설명이 잘 된것 같습니다 간단히 말하면 1.중성자 질량이 양성자와 전자 질량의 합보다 더 무겁기 때문에 작용이 일어나지 않는다.2.양성자와 전자의 구성성분이 다르기때문에 작용하지 않는다. 제대로 이해한것이 맞는지요?
Commented by 로보스 at 2019/01/30 05:01
앗삼님// 간단히 정리하자면 말씀하신 2번과 비슷하게 설명할 수 있겠습니다. 양성자와 전자는 서로 "다른 종류이기 때문에" 충돌해서 붕괴할 수 없습니다. 구성 성분이라는 표현은 다소 오해의 여지가 있으므로 안 쓰시는 게 좋을 것 같네요. (전자는 그 자체로 표준모형의 기본 입자입니다.)

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