SCIENCE 3D | 슈테른–게를라흐 실험 (둘로 갈라진 은 원자 빔)

무슨 일이 일어났나

슈테른과 게를라흐는 달군 오븐의 작은 구멍에서 나온 은 원자 빔을 강하고 고르지 않은 자기장에 통과시켜, 원자마다 자석 성질에 따라 휘는 정도를 판에 받아 보았습니다(Lindau).

고전 물리라면 원자 속 작은 자석이 아무 방향이나 향해 판에 이어진 띠가 생겨야 했지만, Lindau 소개에 따르면 처음 빔은 또렷한 두 부분으로 갈렸습니다.

이 결과는 자기장 속에서 원자의 방향이 몇 가지로만 정해진다는(방향 양자화) 직접 실험 증거였고, 논문은 1922 년 Zeitschrift für Physik 에 실렸습니다(APS 목록).

시뮬레이터에서 양자 모형은 5,000 개 가운데 2,416 개가 위, 2,584 개가 아래 점으로 가고, 고전 예상으로 바꾸면 위아래로 퍼진 띠가 됩니다.

Lindau 에 따르면 은 오븐은 약 1,300 °C(약 1,573 K)로 달궜고, 슈테른은 1943 년 노벨상을 받았지만 그 수상 이유에는 이 실험이 들어 있지 않습니다.

💡 생활 속 예시

냉장고 자석 두 개를 가까이 대면 방향에 따라 붙거나 밀어내듯, 고르지 않은 자기장은 원자 속 작은 자석의 방향에 따라 원자를 위나 아래로 밉니다.
엘리베이터 호출 버튼이 «위» · «아래» 둘뿐이듯, 은 원자의 스핀도 잰 축에서 «위» · «아래» 두 결과만 나옵니다(비유).

누가 왜 찾았나

Lindau 소개에 따르면 오토 슈테른은 프랑크푸르트 동료이자 뛰어난 실험가인 발터 게를라흐와 함께 이 실험을 했고, 자기장 속 방향 양자화의 직접 증거를 얻었습니다. 슈테른은 1943 년 노벨 물리학상을 받았는데, 수상 이유는 분자선 방법의 발전과 양성자 자기 모멘트였고 이 실험은 들어 있지 않았습니다.

확인된 값

논문이 실린 해 (Z. Phys. 9, 349, 1922 «Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld»): 1922 출처
달군 오븐의 작은 구멍에서 나온 은 원자 빔: silver atom beam 출처
강하고 고르지 않은 자기장을 지나게 함: non-uniform field 출처
자기장 속 방향 양자화의 직접 실험 증거: directional quantisation 출처
함께 한 사람 (프랑크푸르트 동료 발터 게를라흐): Walther Gerlach 출처
슈테른 노벨 물리학상: 1943 출처
1943 수상 이유 (분자선 방법 · 양성자 자기 모멘트): molecular ray method 출처
1943 수상 이유에는 슈테른–게를라흐 실험이 없다: not mentioned 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 전자기와 양자 · 양자와 미시세계 [12전자03-02]
한국 2022 · 과학탐구실험1 · 과학의 본성과 역사 속의 과학 탐구

출처

https://promo.aps.org/quantum-foundation-collection(확인 2026-11-12)
https://www.uni-frankfurt.de/75396080/Otto_Stern(확인 2026-11-12)
https://mediatheque.lindau-nobel.org/laureates/stern/research-profile(확인 2026-11-12)

이어서 보기

양자 중첩 (슈뢰딩거의 고양이)