| [ KAIST ] in KIDS 글 쓴 이(By): Gatsbi (궁금이) 날 짜 (Date): 2003년 8월 7일 목요일 오전 09시 57분 38초 제 목(Title): [p] 물분자의 화학식은 H2O가 아니다? 물분자의 화학식은 H2O가 아니다? 적어도 물 분자와 수 아토초( 1 아토초 = 10^(-18) 초) 동안만 상호작용하는 전자와 중성자들의 관점에서 보면 물 분자의 화학식은 H2O가 아니다. 최근에 수행된 새로운 실험 결과에 따르면 수 아토초 동안 물 분자와 충돌하는 중성자와 전자들이 느끼는 수소 대 산소의 비는 1.5 대 1이 될 것이다. 따라서 이러한 환경에서 정확한 물의 화학식은 H1.5O다. 이 실험(Aris Chatzidimitriou-Dreismann, Technical University-Berlin, dreismann@chem.TU-Berlin.de, 011-49-30-314-22692)에 따르면 이러한 “아토초 시간대의 개방”은 지속시간이 너무 짧아 포착하기 어려웠던 극적인 양자 효과들을 드러내 줄 수 있을 것이다. 그러한 효과는 매우 짧은 시간동안만 지속됨에도 불구하고 기존의 교과서에 사용되던 물과 일상에서 흔히 접하는 분자들의 개념을 바꿀지도 모른다. 더욱이 이러한 실험들은 100-500 아토초 규모에서 일어나는 화학 반응에 대한 새로운 통찰을 제공할 것이다: 중성자와 전자를 이용한 탐색은 단지 원자내의 전자들을 방출시키는 레이저 기반의 아토초 연구와 비교할 때 분자 내의 화학 결합을 깬다. 이야기는 1995년으로 거슬러 올라간다. 독일-영국의 공동 연구팀은 영국의 ISIS 중성자 파쇄 연구소에서 고온 열중성자(epithermal neutron, 수백 전자볼트의 에너지를 갖는 중성자)들을 물 분자를 포함한 목표물에 충돌시켰다(Chatzidimitriou-Dreismann et al., Physical Review Letters, 13 October 1997). 연구자들은 이 결과 발생한 아토초 규모의 충돌에서 산란된 중성자들의 에너지 손실과 수적 감소를 검출함으로써 중성자들이 기대했던 것보다 25%나 적은 양성자로부터 산란되었음을 발견했다. 분명히 수소 내의 양성자들의 일부는 중성자 탐색에서 “보이지 않았다.” 이론 물리학자들은 아직도 정확한 세부사항들에 대해서 논쟁을 하고 있지만 연구자 자신들의 이론적 고찰에 따르면 짧은 시간(펨토초 이하)동안 지속되는 얽힘이 존재한다. 이러한 얽힘에서 이웃하는 수소 원자들 내의 양성자들(혹은 양성자를 둘러싼 전자들)은 산란 결과의 특성에 영향을 줄 수 있는 방식으로 모두 상호 결합된다. 물 자체가 특이한 성질들을 갖는 것을 깨달은 연구자들은 벤젠(C6H6)와 같은 더 전형적인 분자들을 이용해 중성자 실험을 반복했다. 이 경우에 중성자들이 느끼는 수소 대 탄소의 비율은 4.5 대 6이었다. 한편 이 효과는 스웨덴의 Uppsala 대학교와의 공동 연구를 통해 수소를 포함하는 다양한 금속에서도 확인되었다. 최근 연구자들은 새로운 호주의 공동 연구자들과 함께 이 효과를 확인하기 위해 독립적인 실험 방법을 사용하기로 결정했다. 연구자들은 캔버라에 있는 호주 국립 대학교에서 중성자 대신 전자를 사용하여 실험하였다. 두 입자들은 근본적으로 다른 힘(중성자는 강력에 의해 전자는 전자기력에 의해)에 의해 양성자와 상호작용한다. 그들은 폼바(formvar, 기본적으로 C8H14O2로 구성)라고 불리는 고형 폴리머로부터 전자를 산란시켜 동일한 폴리머에 중성자 산란 실험을 했을 때와 정확하게 같은 양의 수소 원자핵이 부족한 현상을 관측했다. 이것은 물과 다른 물질에 대해서 얻은 이전 결과들을 뒷받침하는 것이다. (Chatzidimitriou-Dreismann et al., Physical Review Letters, 1 August 2003) 정보출처 (http://www.aip.org/enews/physnews/2003/split/648-1.html ) 발행일 20030801 발행국가 UNITED KINGDOM 원문언어 English Date 2003/08/06 |