1928년물리학

가모프의 양자 터널링 이론

조지 가모프가 알파 붕괴를 설명하기 위해 양자 입자가 고전적으로 통과 불가능한 에너지 장벽을 확률적으로 빠져나올 수 있음을 슈뢰딩거 방정식으로 밝혔다.

“양자 입자는 에너지가 부족해도 장벽을 뚫고 나올 확률이 있다.”

이야기의 시작

에너지가 부족해도 벽을 뚫고 나오는 입자가 있다.

알파 붕괴가 일어나려면 알파 입자가 핵의 포텐셜 장벽을 넘어야 하는데, 고전역학으로는 그 에너지가 절대 부족했다.

왜 알파 입자는 고전 역학이 허용하지 않는 장벽을 빠져나오는 걸까?

가모프는 슈뢰딩거 방정식을 이용해 파동함수가 장벽 너머로 지수함수적으로 감쇠하며 유출됨을 보이고, 터널링 확률을 가모프 인수 γ로 정량화했다. 거니와 콘던도 같은 해 독립적으로 같은 결론에 도달했다.

측정 가능한 알파 붕괴 반감기가 이 이론으로 정확히 설명되자 물리학계는 양자 터널링을 실재하는 현상으로 받아들였다.

태양 핵융합·방사성 붕괴·터널 다이오드·플래시 메모리까지 방대한 현상을 설명하는 핵심 원리가 됐다.

스마트폰 플래시 메모리는 전자의 터널링으로 데이터를 기록하고 지운다.