신개념 초정밀 이중슬릿 실험…양자역학 상보성 원리 실증, 파동·입자 동시 관측 불가 확인
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MIT 과학자들이 100년간 이어져온 빛의 근본 성질에 대한 아인슈타인-보어 논쟁을 세계 최고 정밀도의 실험으로 끝냈다.
연구진은 1만 개가 넘는 초저온 원자를 격자 구조로 배열해 ‘슬릿’을 만들고, 단일 광자를 통과시키는 새로운 형태의 이중슬릿 실험을 진행했다.
이번 실험에서 원자의 양자 불확정성(위치의 흐릿함)을 직접 조절함으로써, 빛이 파동과 입자처럼 동시에 행동하는 것이 아니라 ‘관측 방식’에 따라 하나의 성질만 분명하게 드러날 수 있음을 확인했다.
아인슈타인은 빛이 파동성과 입자성을 동시에 보일 수 있다는 가능성을 집요하게 주장했으나, MIT 실험 결과는 보어가 내세운 “한 번에 오직 한 성질만 관측 가능하다”는 상보성 원리를 명확하게 뒷받침한다.
“실험 장치의 불확실성이 파동성과 입자성 사이의 양자적 전환을 결정한다”는 사실을 실제로 확인해, 현대 양자역학의 코펜하겐 해석이 다시 한번 승리한 셈이다.
전문가들은 이 결과가 20세기 이후 수십 년간 이어진 이론 논쟁에 대한 ‘사실상 종지부’라고 평가한다. 앞으로도 양자역학 해석의 심오한 세계는 새로운 실험과 함께 발전할 전망이다.
