stm3 전자 현미경은 어떻게 원자를 볼 수 있을까 ― 양자역학이 실제 기술이 되는 순간 1. 왜 빛으로는 한계가 있을까전자 현미경을 처음 접했을 때 가장 이해되지 않았던 점은“원자를 본다”는 표현 자체였다.빛으로도 보이지 않는 세계를, 어떻게 관측한다는 걸까.일반 광학 현미경은 아무리 배율을 높여도바이러스나 단백질 분자를 선명하게 구분할 수 없다.이유는 렌즈 성능이 아니라 빛의 파장 자체에 있다.가시광선의 파장은 약 400~700nm 수준이다.관측에 사용하는 파장보다 작은 구조는회절 현상 때문에 원리적으로 구분이 어렵다.이 지점에서 자연스럽게 이런 질문이 생긴다.그렇다면,빛이 아닌 다른 ‘파동’을 쓰면 되지 않을까?2. 전자는 왜 관측 도구가 될 수 있을까이 질문의 답은 양자역학에서 시작된다.1924년 루이 드 브로이는입자 역시 파동 성질을 가질 수 있.. 2025. 12. 8. 양자터널링: 장벽을 넘어가는 확률의 물리학 며칠 전, 저장장치의 데이터 보존 문제를 조사하다가 문득 한 가지 사실을 떠올렸다.SSD나 USB 같은 플래시 메모리에 전자가 저장되는 과정은 “터널링”이라는 현상에 의존한다는 것.전자가 산화막이라는 얇은 장벽을 관통해 트랩층에 들어가고, 빠져나오는 과정이 곧 0과 1의 정의를 만든다.그런데 가만히 생각해보면 설명이 이상하다.“전자가 장벽을 넘어간다? 에너지가 부족한데?”고전역학이라면 절대 성립할 수 없는 이야기다.하지만 자연은 우리 상식과 다르게 작동한다.이 글에서는 바로 그 “상식 바깥의 세계”, 양자터널링을 차분하게 풀어본다.1. 고전역학의 직관: 에너지가 부족하면 벽은 넘을 수 없다고전역학에서는 물체의 운동이 명확하다.위치, 속도, 에너지—이 값들이 정확히 정해져 있으니결과도 예측 가능하다.높이가.. 2025. 12. 2. 양자 터널링: 입자가 장벽을 뚫는 신비 양자역학에서 가장 직관을 넘어서는 현상 중 하나가 바로 **양자 터널링(Quantum Tunneling)**입니다.고전역학에서는 불가능해 보이는 일이, 미시 세계에서는 자연스럽게 일어납니다.입자가 충분한 에너지를 가지지 못했음에도 불구하고,‘에너지 장벽(Barrier)’을 통과할 수 있는 현상을 양자 터널링이라고 부릅니다.1. 고전역학적 한계와 양자역학적 가능성고전 물리학에서는 입자가 장벽보다 에너지가 낮으면 통과할 수 없습니다.예를 들어, 공이 벽보다 낮은 속도로 굴러간다면 공은 멈추고 되돌아옵니다.하지만 양자역학에서는 입자가 **파동함수(wave function)**로 기술되기 때문에 상황이 달라집니다.입자의 파동함수는 장벽을 만나도 0이 되지 않고 장벽을 일부 침투합니다.이 파동함수의 ‘꼬리(tai.. 2025. 11. 16. 이전 1 다음
