안녕하세요. 정하윤 기자입니다. 원자에 관한 이야기와 지식이 많지만, 기사로 쓰기에는 너무 짧을 것 같은 이야기와 지식을 모아 기사를 쓰게 되었습니다. 흥미로운 내용이 많으니 끝까지 읽어 주세요!

1. 배타 원리  

 보어의 원자모형으로 원자모형이 완성되긴 했지만, 오스트리아의 물리학자 볼프강 파울리(Wolfgang Pauli)는 의문점을 하나 가졌습니다.

파울리의 의문점은 왜 원자 안의 전자들이 넓게 퍼져있는지에 관한 것이었습니다. 그리고 파울리가 알아낸 원리가 바로 '배타 원리'입니다. 베타는 거부하거나 따돌린다는 뜻을 갖고 있습니다. 전자의 위치는 '오비탈 (orbital)' 로 표현이 됩니다.

 "오비탈이란 원자핵 주위 전자가 발견될 확률을 나타내거나 전자가 어느 공간을 차지하는지를 보여주는 함수를 말한다." (출처: 사이언스올)

오비탈 하나당 전자 두 개만 나타낼 수 있는데, 이때 이 두 전자의 상태는 달라야 합니다. 같은 상태의 전자는 다른 오비탈에 나타내야 하고, 같은 상태의 전자를 거부하기 때문에, 전자가 넓게 퍼지게 됩니다. 

볼프강 파울리 (출처: 위키백과)

2. 양자역학의 코펜하겐 해석

 '양자역학의 코펜하겐 해석'은  닐스 보어 (Niels Bohr)가 제안한 것입니다.  

이 해석의 내용을 한번 살펴보겠습니다. 

1. 입자의 상태는 파동함수로 결정이 되고 파동 함수는 확률로 해석할 수 있다. 

2. 모든 물리량의 측정 결과는 관측의 영향을 받는다. 

3. 위치, 운동량, 엔지와 같은 물리량들은 하이젠베르크의 '불확정성의 원리'에 따라 동시에 측정하지 못한다. 

4. 전자와 같은 입자들은 입자와 파동의 성질을 둘 다 갖고 있지만, 이 두 성질이 동시에 나타나지는 않는다. 

5. 양자역학에서는 특정한 물리량은 불연속적이어야 한다. (예: 어떤 입자의 에너지가 0에서 100으로 바뀌는 상황에서 입자의 에너지는 에너지가 불연속적이기 때문에 에너지가 0에서 바로 100으로 건너뛴다.)

혹시 보어-아인슈타인 논쟁이라고 들어보셨나요? 이 논쟁은 코펜하겐 해석과 관련이 있는 논쟁입니다. 

아인슈타인이 코펜하겐 해석에 대해 이의를 제기하자 보어가 이에 대해 반박한 사건입니다. 

닐스 보어 (출처: 위키피디아)

3. 동위원소와 동중원소 

 화학을 공부하다 보면 동위원소나 동중원소라는 용어가 꼭 한 번씩은 나오는데, 동위원소와 동중원소는 과연 무엇일까요? 

동위원소는 양성자의 수는 같지만, 중성자의 수가 다른 원소들을 말합니다. 예를 들면, 우라늄 원자핵 2개가 있는데, 1번 우라늄 원자핵은 양성자가 92개, 중성자가 143개 있습니다. 2번 우라늄 원자핵은 양성자 92개와 중성자 146개로 이루어져 있습니다. 이 두 원소는 양성자 수가 같지만 중성자 수가 다르니 동위원소입니다. 동중원소는 양성자 수가 다르지만 질량수(양성자의 수와 중성자의 수를 더한 값)가 같은 원소들을 말합니다. 예로는 아르곤과 칼륨이 있습니다. 아르곤의 원자핵에는 양성자가 18개, 칼륨 원자핵에는 양성자가 19개 있지만, 이 둘은 질량수가 같습니다. 

이상, 정하윤 기자였습니다. 

(기사 내용의 일부는 '초등학생을 위한 양자역학'을 참고했습니다.)