1922년물리학
슈테른-게를라흐 실험
오토 슈테른과 발터 게를라흐가 원자 빔을 불균일 자기장으로 통과시키면 두 갈래로 갈라짐을 발견해 각운동량의 양자화를 입증했다(스핀 해석은 1925년 울렌벡·하우드스미트에 의해 확립).
“원자 빔이 자기장에서 딱 두 줄기로 갈라졌다 — 각운동량은 양자화되어 있다.”
이야기의 시작
자기장 속에서 은 원자 빔이 딱 두 줄기로 갈라졌다 — 고전물리학이 예측한 연속 띠가 아니었다.
발견 전
양자론은 각운동량이 불연속 값만 가진다고 예측했지만, 이를 직접 보여준 실험은 없었다.
질문
원자의 자기 모멘트는 어떤 방향이든 연속으로 분포하는가, 아니면 양자화된 값만 가지는가?
발견
슈테른과 게를라흐는 은(Ag) 원자 빔이 자기장에서 정확히 두 갈래로 분리됨을 관찰해 각운동량의 공간 양자화를 실험으로 확인했다. 이 결과가 전자 스핀(±½)의 증거임은 1925년 울렌벡과 하우드스미트가 전자 스핀을 도입한 뒤에야 이해됐다.
당시 반응
당시 '스핀' 개념조차 없었기에 이 결과는 수년 뒤 파울리가 스핀을 이론화하면서 비로소 완전히 이해됐다.
세상이 바뀐 점
각운동량 양자화의 발견은 파울리 배타원리와 자기공명영상(MRI) 등 현대 물리의 핵심 개념으로 이어졌다.
오늘날
MRI는 수소 원자핵의 스핀을 자기장으로 제어해 인체 내부를 촬영한다 — 슈테른-게를라흐 실험의 직계 후손이다.