컴튼효과 증명으로 노벨물리학상 수상한 ‘아서 컴튼’ [인포그래픽_세계인물편]

[시선뉴스 이호 / 디자인 이연선]

▶ 아서 컴튼 (Arthur Holly Compton)
▶ 출생-사망 / 1892년 9월 10일 - 1962년 3월 15일
▶ 국적 / 미국
▶ 활동분야 / 실험물리학

컴튼효과를 발견하여 복사의 입자성을 시사, 노벨물리학상을 수상한 미국의 실험물리학자

- 대학 학장의 집안에서 태어나다
아서 컴튼은 1892년 미국 오하이오주의 우스터에서 태어났다. 그의 아버지는 우스터 대학교의 학장이었는데 이런 가정 배경으로 인해 그와 그의 형제들은 좋은 교육을 받을 수 있었고 모두 프린스턴 대학에서 박사 학위를 받으며 첫째 형은 MIT 총장을, 둘째 형은 외교관을 거쳐 워싱턴 주립대학교 총장이 되었다.

- X선으로 박사 학위를 받다
컴튼은 원래 천문학에 관심이 있었다. 그는 1910년 할리 혜성 사진을 촬영하였고 1913년 경에는 원형 튜브에서 물의 운동을 관찰하여 지구가 공전하는 것을 입증하였다. 같은 해 우스터 대학을 졸업한 그는 프린스턴에 입학하여 1914년 X선 반사의 강도 및 원자에서의 전자 분포라는 논문으로 박사 학위를 받게 된다.

컴튼은 미네소타 대학에서 1년 동안 물리학 강사로 일하고 웨스팅하우스 회사에서 연구 엔지니어로 일했다. 이후 영국의 케임브리지대학교에 유학한 후 1920년 세이트루이스 워싱턴대학교 교수로 임명되었다.

- 컴튼 효과의 발견
1923년 컴튼은 X선이나 감마선에 해당하는 빛으로 전자를 산란시켰을 때, 산란 후 빛의 파장이 길어지는 현상을 발견하였다. 광양자설에 따르면 빛은 입자성을 가지고 전자와 충돌하여 운동량과 에너지를 전달한다고 할 수 있다.

에너지는 파장에 반비례하므로, 전자에 에너지를 전달했던 광자의 충돌 후 파장이 길어지는 것을 발견, 복사(물체로부터 열이나 전자기파가 사방으로 방출됨. 또는 그 열이나 전자기파)가 입자를 가지고 있다는 것을 증명해 냈고 이 효과를 ‘컴튼효과’라고 명명했다. 컴튼은 1927년 이 이론을 실증한 C.T.R 윌슨과 함께 노벨물리학상을 수상하였다.

- 맨해튼 프로젝트에 참여하다
컴튼은 이후 X선의 전반사와 편차, 회절발에 의한 스펙트럼 연구와 우주선(宇宙線)에 대한 연구를 하여 우주선이 적도에서보다 극지방에서 15% 더 강렬하다는 것을 발견하는 등의 성과를 올렸고 1941년 이후 원자력 이용에 관한 국가위원회 의장이 되어 여러 과학자들과 함께 우라늄 핵분열로(核分裂爐) 건설을 추진하는 맨해튼 프로젝트에 참여, 플루토늄로를 완성하였다. 이는 일본 나가사키에 투하된 원자폭탄의 재료가 되어 전쟁을 종식시키는 역할을 하였다.

전쟁이 끝난 후 컴튼은 1946년 워싱턴 대학교의 아홉 번째 총장이 되었고 1954년 은퇴하였으나 1961년 퇴직할 때까지 강단에 남아 있었다. 그리고 1962년 3월 캘리포니아 주 버클리에서 뇌출혈로 사망한다.

컴튼은 컴튼효과를 발견함으로서 물리학의 발전을 진일보시켰고 국가의 중요한 프로젝트를 충실히 수행하여 미국에서 매우 존경받는 학자가 되었다. NASA는 그를 기려 1991년 지구의 궤도에 방출한 우주 망원경에 그의 이름을 따 ‘컴프 감마선 관측소’라 명명하기도 하였다.