양자역학의 세계에서는 전자가 동시에 여러 곳에 존재한다든가, 벽을 뚫고 지나가는 것과 같이 상식적으로 생각하기 어려운 현상들이 많이 벌어진다. 양자역학적인 현상이 일어나려면 대상이 어떤 크기 이하가 되어야 한다고 알려져 있는데 대체 어느 정도 크기여야 하는 것일까. 과학자들은 분자 크기 정도로 보고 있다.

이번 호 사이언스지에 실린 기사에 따르면 양자역학과 현실세계의 경계는 단순히 크기에만 의존하는 것이 아닌 것 같다.

인스부르크 대학의 안톤 젤린거 박사(Anton Zellinger)는 나노 축구공이라 불리는 버크민스터풀러렌의 일종인 C70 분자를 이용한 이중 슬릿 실험을 통해 양자역학적인 성질이 나타나는 조건을 연구했다.

그는 레이저 빔으로 C70분자를 약 1000K (약 700도)에서 3000K (약 2700도)정도로 가열한 후 분자가 여러 개의 이중슬릿을 통과하도록 했다. 이 분자가 양자역학적인 통계를 따르게 된다면 간섭무늬가 나타날 것이고 고전역학적인 통계를 따른다면 간섭무늬가 나타나지 않는다. 실험결과, 3000K 에서는 간섭무늬가 나타나지 않은 반면, 1000K의 분자를 쏘았을 때는 간섭무늬가 나타났다. 그 사이의 온도 결과는 양자역학과 현실세계의 경계가 연속적으로 이어짐을 보여주고 있었다. (그림 참고)

양자역학과 현실의 경계는 단지 크기뿐만 아니라 분자의 운동, 즉 온도에도 연관이 있음을 보여준 것이다.

이 연구진은 보다 큰 물체에 대해서도 실험을 계획하고 있는데, 다음 목표는 바이러스 빔을 이용한 이중 슬릿실험이라고.

< 출처 >
http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/303/5661/1119a#F1

다른 사람들 의견

• 아즈 (04-02-25 13:58)

    양자세계:거시세계가 더 적절하지 않을까요? 양자세계도 현실세계인데...

  양자세계:거시세계가 더 적절하지 않을까요? 양자세계도 현실세계인데...
• 조범석 (04-02-25 14:59)

    "실험결과, 1000K 에서는 간섭무늬가 나타나지 않은 반면, 3000K의 분자를 쏘았을 때는 간섭무늬가 나타났다. 그 사이의 온도 결과는 양자역학과 현실세계의 경계가 연속적으로 이어짐을 보여주고 있었다."
  위의 그림하고 설명이 반대로 된것 같습니다.
  
  

  "실험결과, 1000K 에서는 간섭무늬가 나타나지 않은 반면, 3000K의 분자를 쏘았을 때는 간섭무늬가 나타났다. 그 사이의 온도 결과는 양자역학과 현실세계의 경계가 연속적으로 이어짐을 보여주고 있었다." 위의 그림하고 설명이 반대로 된것 같습니다.
• 조범석 (04-02-25 16:02)

    앗 중요한 사실이 잘못되었는데...연구를 진행한것은 로스 알라모스에 있는 그룹이 아니라 오스트리아의 Anton Zellinger 연구팀입니다. 로스 알라모스의 교수는 코멘트만 한경우. 개인적인 생각으로는 양자세계와 고전 역학의 세계를 나누는 것은 어디까지 양자 현상을 관측할 수 있는가가 아닐까 싶습니다. 결국 온도와 크기로 나누어 생각하는 것이 아니라 드브로이 파장 하나로 생각해야 하지 않나 생각됩니다.

  앗 중요한 사실이 잘못되었는데...연구를 진행한것은 로스 알라모스에 있는 그룹이 아니라 오스트리아의 Anton Zellinger 연구팀입니다. 로스 알라모스의 교수는 코멘트만 한경우. 개인적인 생각으로는 양자세계와 고전 역학의 세계를 나누는 것은 어디까지 양자 현상을 관측할 수 있는가가 아닐까 싶습니다. 결국 온도와 크기로 나누어 생각하는 것이 아니라 드브로이 파장 하나로 생각해야 하지 않나 생각됩니다.
• 실피드 (04-02-26 00:12)

    아 중요한 부분을 찾아주셨군요. 감사합니다. ^^

  아 중요한 부분을 찾아주셨군요. 감사합니다. ^^
• 실피드 (04-02-26 00:14)

    링크도 틀리게 되어있고.. 다시 살펴보지 않아서 실수가 많았군요. 지적 감사합니다.

  링크도 틀리게 되어있고.. 다시 살펴보지 않아서 실수가 많았군요. 지적 감사합니다.
• 실피드 (04-02-26 00:18)

    그런데, 드브로이 파장은 온도와는 무관하지 않나요?

  그런데, 드브로이 파장은 온도와는 무관하지 않나요?
• 조범석 (04-02-26 10:01)

    윗글을 적을때는 속도랑 온도와 관계되는 측면에서 적었었는데...
  논문을 읽어 보니 여기서 올린 온도는 내부 에너지에 해당하는 온도이고..
  온도가 높아졌을때 포톤을 방출하면서 coherence가 없어지는 측면을 기술한 것이더군요.
  저는 처음에 온도가 높아지면 평균 속도가 높아지는 것을 생각했습니다.
  하지만 실험에서는 velocity selector같은 것을 이용해서 분자의 속도를 100 m/s의 속도로 한정하고 실험을 했더군요...
  
  논문의 핵심단어는 온도가 아니라 decoherence인 것 같습니다.

  윗글을 적을때는 속도랑 온도와 관계되는 측면에서 적었었는데... 논문을 읽어 보니 여기서 올린 온도는 내부 에너지에 해당하는 온도이고.. 온도가 높아졌을때 포톤을 방출하면서 coherence가 없어지는 측면을 기술한 것이더군요. 저는 처음에 온도가 높아지면 평균 속도가 높아지는 것을 생각했습니다. 하지만 실험에서는 velocity selector같은 것을 이용해서 분자의 속도를 100 m/s의 속도로 한정하고 실험을 했더군요... 논문의 핵심단어는 온도가 아니라 decoherence인 것 같습니다.
• 조범석 (04-02-26 10:28)

    워낙에 관심이 많은 분야라...잔말이 많았군요...^^
  앞으로도 이런 기사가 많이 올라 올수 있으려나 모르겠습니다
  

  워낙에 관심이 많은 분야라...잔말이 많았군요...^^ 앞으로도 이런 기사가 많이 올라 올수 있으려나 모르겠습니다
• 나이테 (04-03-07 21:31)

    조범석 님께 질문 있는데요...^^;  궁금해요...
  여기서 올린 온도는 내부에너지에 해당하는 온도라고 하셨는데,
  내부 에너지가 올라가면 그 안의 입자들의 온도도 상승해서 에너지가 커지는 게 아닌가요?
  논문에서 hot molecules가 3000K이라 나왔는데, 그렇다면 입자들의 온도들이 대략 3000K이라는 이야기일거란 이야기 같거든요.
  또 velocity selector 같은 것을 이용해서 분자의 속도를 100m/s로 한정한다고 했는데, 어떤 메카니즘에 의해서 그게 가능한건가요?
  속도를 그렇게 줄일려면 온도를 낮추거나 아니면 충돌을 시키는 방법밖에 생각이 나지 않는데, 그렇게 되면 information이 바뀌는 것이 되는 것 같거든요...
  
  

  조범석 님께 질문 있는데요...^^; 궁금해요... 여기서 올린 온도는 내부에너지에 해당하는 온도라고 하셨는데, 내부 에너지가 올라가면 그 안의 입자들의 온도도 상승해서 에너지가 커지는 게 아닌가요? 논문에서 hot molecules가 3000K이라 나왔는데, 그렇다면 입자들의 온도들이 대략 3000K이라는 이야기일거란 이야기 같거든요. 또 velocity selector 같은 것을 이용해서 분자의 속도를 100m/s로 한정한다고 했는데, 어떤 메카니즘에 의해서 그게 가능한건가요? 속도를 그렇게 줄일려면 온도를 낮추거나 아니면 충돌을 시키는 방법밖에 생각이 나지 않는데, 그렇게 되면 information이 바뀌는 것이 되는 것 같거든요...