[노벨과학상 이야기 5] 닐스 보아(Niels Bohr)는 누구인가? 

닐스 보아는 원자 구조의 이해와 양자역학의 성립에 기여한 덴마크의 물리학자이다. 그는 원자구조와 양자역학에 기여한 업적으로 노벨물리학상(1922년)을 받았다. 

그는 철학자이자 창의적 과학자이기도 했다. 원자의 보어 모델을 개발하고, 원자핵이 중심에 있고 주위에 전자가 돌고 있다는 가설을 세워서 최초로 그 사실을 입증한 과학자이다. 

전자의 에너지 준위는 일정하며, 전자는 원자핵 주위의 안정적인 궤도를 돌지만 외부에서 에너지를 받으면, 한 에너지 준위(궤도)에서 다른 에너지 준위로 이동할 수 있다고 제안했다. 보어 모형은 그 후에 다른 모형으로 진화하여 대체되었지만, 그 기본 원리는 같다. 

수소 원자의 보어 모형은 원자 궤도에 국한된 음전하를 띤 전자는 작고 양전하를 띤 핵 주위를 돌고 있으며, 궤도 사이의 양자 점프는 방출되거나 흡수된 전자기파의 양을 동반한다. 그의 어록에 “양자역학을 접하고도 놀라지 않는 사람은 그것을 제대로 이해하지 못한 사람이다”라는 말을 남겼다. 

제2차 세계대전 중에 덴마크가 독일에게 점령당한 후, 그는 독일 핵무기 프로젝트의 수장이 된 하이젠베르크와 행운의 만남을 가졌다. 1943년 9월 보어는 독일군에게 체포될 것이라는 소식을 듣고 스웨덴으로 도피했다. 

그곳에서 그는 영국으로 가서 미국 맨해튼 프로젝트에 대한 이야기를 듣고 튜브 앨로이스 제작에 참여했다. 전쟁이 끝난 후 보어는 원자력에 관한 국제적 협력을 촉구했다. 그는 유럽입자물리연구소(CERN)와 덴마크 원자력위원회의 연구기관의 설립에 참여했다. 

세계대전이 연합군의 승리로 끝난 후에 그는 다시 자기 조국 덴마크로 돌아가서 자녀교육과 연구에 몰두하였다. 그의 자녀들 중에 아들 오게 보어(Age Bohr)는 귀국 후에 물리학자가 되었고, 그의 공동연구자들과 “원자핵 내의 집단운동과 입자운동의 연관성 발견과 이 연관성에 기반 한 원자핵 구조이론의 연구” 업적으로 노벨물리학상(1975년)을 공동으로 수상하였다. 

노벨상 수상자들의 역사에 아버지와 아들이 노벨물리학상을 수상하는 큰 영광을 갖게 되었다. 

성용길 원장

한국노벨과학문화연구원 원장
동국대학교 이과대학장, 명예교수
미국 유타대학교 이·공학박사(Ph.D)