제6권 · Chapter 3 · 2절

2-1. 스핀 — 전자가 가진 내재적 성질

은(銀) 원자의 수수께끼 — 두 줄기로 갈라진 빔

1922년, 독일 프랑크푸르트. 물리학자 오토 슈테른(Otto Stern)과 발터 게를라흐(Walter Gerlach)는 매우 단순한 실험을 하나 준비했다. 은(Ag) 원자를 가열해 빔으로 만든 다음, 불균일한 자기장 사이로 통과시키는 것이다. 목표도 단순했다. "원자가 작은 자석처럼 행동한다면, 자기장에 의해 빔이 휘어질 것이다"를 확인하는 것이었다.

당시 물리학자들의 예상은 이랬다. 고전역학에 따르면 원자의 자기 성질은 연속적인 값을 가질 수 있으므로, 빔은 위아래로 넓게 퍼지는 띠 형태로 스크린에 찍혀야 한다. 마치 과녁에 산탄총을 쏜 것처럼 말이다.

실험 결과는 충격적이었다.

스크린에 찍힌 것은 넓은 띠가 아니라, 정확히 두 개의 선명한 점이었다. 은 원자 빔이 위와 아래, 딱 두 갈래로만 갈라진 것이다. "중간"은 없었다. 연속적인 퍼짐도 없었다. 오직 두 가지 가능성만 존재했다.

이것은 기존 양자역학으로도 완전히 설명할 수 없는 결과였다. 도대체 무슨 일이 벌어진 것일까?