파일럿파동 이론, 양자 터널링 실험 논란 넘었다

양자역학의 '파일럿파동 이론'(드브로이-봄 이론, dBB 이론)을 둘러싼 새 분석이 나왔습니다. Nature에 실린 양자 터널링 실험은 이 이론에 불리한 것으로 받아들여졌습니다. 그러나 실험 장치에서 생기는 빛의 누출을 고려하면 이론과 관측이 어긋나지 않는다는 내용입니다.

1927년에 제시된 '세 번째 길'

약 100년 전 제5차 솔베이 회의에서는 두 관점이 맞섰습니다. 닐스 보어가 이끈 코펜하겐 학파는 세계가 본질적으로 우연과 확률에 지배된다고 보았습니다. 아인슈타인은 고전적 결정론을 옹호했고, '신은 주사위를 던지지 않는다'는 말로 유명합니다.

같은 회의에서 프랑스 물리학자 루이 드브로이는 제3의 해석을 내놓았습니다. 입자는 실제로 연속적인 궤적을 가지며, 양자 파동이 서퍼를 파도가 이끌듯 입자를 안내한다는 것입니다. 이중슬릿 실험에서 입자는 한쪽 슬릿만 지나지만 파동은 양쪽을 통과해 입자를 이끕니다. 초기 조건이 조금씩 다르기 때문에 실험을 반복하면 간섭무늬가 통계적으로 나타납니다. 이 이론은 오랫동안 외면받다가 1952년 데이비드 봄이 재발견했습니다.

터널링 실험과 새 분석

지난해 얀 클라르스 팀이 이끈 네덜란드 연구진은 광자를 이용한 터널링 실험을 Nature에 발표했습니다. 터널링은 고전적으로는 넘을 수 없는 장벽을 입자가 통과하는 현상입니다. 이 실험은 dBB 이론이 장벽 안에서 광자의 속도를 0으로 예측한다는 점에서 관측과 충돌하는 것처럼 보였습니다.

이번 분석은 장치의 빛 누출을 계산에 넣었습니다. 그 결과 궤적이 실제로 장벽을 통과하는 것으로 나타났고, 이론과 관측이 일치한다고 합니다.

양자역학은 LED, MRI, 레이저 같은 기술을 낳았지만 해석을 둘러싼 논쟁은 계속되고 있습니다. dBB 이론 지지자들은 이 이론이 양자 측정 문제를 분명히 하고 슈뢰딩거의 고양이 같은 역설을 해소한다고 주장합니다.