SCIENCE 3D | 윌슨의 안개상자 실험

무슨 일이 일어났나

윌슨은 포화된 공기를 넣은 닫힌 그릇을 갑자기 부풀렸습니다. 온도가 떨어져 공기가 과포화되면 물방울이 맺힙니다(APS).

이때 대전 입자가 지나가면 그 길에 이온이 생기고, 이온 둘레에 물방울이 맺혀 하얀 자취가 남습니다(APS). 1910 년쯤 윌슨은 이 장치로 대전 입자를 잡고 있었고, 알파선 · 베타선의 자취를 처음 사진으로 찍었습니다(APS).

시뮬레이터에서 알파 입자의 자취는 35.8 mm 로 짧게 끝납니다. 자기장 0.5 T 를 걸어도 반지름 664 mm 로 아주 조금만 휘는데, 무겁고 느린 알파 입자는 잘 휘지 않기 때문입니다.

윌슨은 1927 년 노벨 물리학상을 받았습니다(CERN Courier). 영국 과학 박물관에는 1912~1913 년에 만든 윌슨 팽창 장치(480 × 295 × 300 mm)가 남아 있습니다.

💡 생활 속 예시

추운 겨울 아침 입김을 불면 하얀 김이 생기는 것처럼, 안개상자 속에서도 식은 공기 속 수증기가 물방울로 맺힙니다.
목욕 뒤 차가운 거울에 김이 서리면 손가락으로 그은 자리만 달리 보이듯, 안개상자에서는 입자가 지나간 자리에만 물방울 줄이 생깁니다.

누가 왜 찾았나

윌슨은 구름을 실험실 안에서 다시 만들어 보겠다며 케임브리지 캐번디시 연구소로 돌아왔습니다(CERN Courier). 1895 년 떠올린 구름 상자는 우주에서 오는 입자를 잡는 첫 기술이 되었고(APS), 공기를 갑자기 부풀려 생긴 물방울이 대전 입자의 길을 따라 맺힌다는 것이 입자를 «보는» 새 방법이 되었습니다.

확인된 값

포화된 공기를 넣은 닫힌 그릇을 갑자기 부풀린다: sudden expansion 출처
온도가 떨어져 공기가 과포화되고 응결이 일어난다: supersaturated → condensation 출처
대전 입자를 잡는 데 쓰고 있던 해 — 1910 년쯤: 1910 출처
알파선 · 베타선 자취를 처음 사진으로 찍었다: first track photographs 출처
윌슨 노벨 물리학상 — 1927 (그 뒤 기상 현상 연구로 돌아감): 1927 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 고급 물리학 · 현대 물리 [12고물04-06]
일본 · 高等学校物理 (4) 原子

출처

https://www.aps.org/publications/apsnews/201001/physicshistory.cfm(확인 2026-11-12)
https://cerncourier.com/a/cloud-closing-in-on-the-initial-steps-of-cloud-formation/(확인 2026-11-12)
https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co5535/wilson-expansion-apparatus-a-cloud-chamber(확인 2026-11-12)
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1927/wilson/facts/(확인 2026-11-12)

이어서 보기

보이지 않는 입자 보기 (입자 검출)