[역사 속의 인물] 제이만 효과의 주인공 피터르 제이만

천문학자들이 태양이나 별의 자기장을 측정할 때 사용하는 원리 중 제이만 효과(Zeeman effect)라는 게 있다. 이는 광원을 강력한 자기장 안에 두고, 거기서 나오는 빛의 스펙트럼을 조사했을 때, 관측되는 스펙트럼선이 여러 개로 갈라져 보이는 현상을 말한다.

대부분의 원자는 같은 에너지를 가지면서도 각자 다른 궤도를 갖는 특성이 있다. 따라서 자기장이 있는 경우 양자수에 따라 자기장은 각각의 전자에 다르게 영향을 미치므로, 각 원자 궤도의 에너지를 약간 바꾸게 된다. 같은 에너지를 갖고 있던 서로 다른 몇 가지의 원자 궤도는 이후 서로 다른 에너지를 생성한다.

이 스펙트럼선의 개수에 따라 정상 제이만 효과와 이상 제이만 효과로 나눌 수 있으며, 이 현상의 원인은 전자의 스핀 때문이다. 제이만 효과에 의해 분리된 스펙트럼선 사이의 거리는 자기장의 세기에 비례하므로 학자들이 별을 관측할 때 활용한 것이다.

피터르 제이만(1865~1943년)이 1896년 발견했다고 해서 제이만 효과로 이름 붙여졌다. 1865년 오늘 네덜란드 암스테르담에서 태어난 그는 이 업적으로 1902년 노벨 물리학상을 받았다.