장 바티스트 페랭

1. 개요

장 바티스트 페랭은 프랑스의 물리학자이자 화학자이다. 음극선 연구, 브라운 운동 연구를 통해 분자 이론을 실증하고, 1926년 노벨 물리학상을 수상했다. 그는 프랑스 국립 과학 연구 센터(CNRS)의 창시자이며, 생물물리화학 연구소와 과학 박물관 발레 드 라 데쿠베르트를 설립했다. 또한, 핵반응이 별의 에너지원임을 제안하기도 했다.

2. 생애

노르현 릴에서 태어나 파리의 고등사범학교에서 수학했다. 이후 파리 대학교에서 물리학 강사로 활동했으며, 1910년부터 1930년까지는 고등사범학교 교수를 역임했다.

1890년대에는 음극선 연구에 몰두했으며, 1901년에는 원자핵 주위를 전자가 공전하는 형태의 원자 모형을 제안하기도 했다. 1908년부터는 브라운 운동에 대한 정밀한 실험을 수행하여 분자 이론을 실험적으로 증명하는 데 기여했고, 이러한 연구 결과를 바탕으로 1913년 저서 『원자』를 출판했다.

1936년에는 레옹 블룸 내각에서 과학 연구 담당 국무차관을 역임했다. 독일의 프랑스 점령기에는 미국으로 피신하여 뉴욕에서 생을 마감했다. 그의 유해는 제2차 세계 대전이 끝난 후인 1948년, 경순양함 잔 다르크에 의해 프랑스로 운구되어 파리의 팡테옹에 안장되었다.

소행성 8116 장페랭은 그의 이름을 기리기 위해 명명되었다.

2.1. 초기 생애 및 교육

프랑스 릴에서 태어났으며, 파리에 있는 엘리트 그랑제콜인 고등사범학교에서 수학했다. 1894년부터 1897년까지 이 학교에서 조교로 일하며 음극선과 X선 연구를 시작했다. 1897년에는 Docteur ès sciences^프랑스어(박사 학위 이상) 학위를 받았다. 같은 해 소르본 대학교에서 물리화학 강사로 임명되었고, 1910년에는 같은 대학의 교수가 되었다.

2.2. 학문적 경력

프랑스 릴에서 태어나, 파리에 있는 엘리트 그랑제콜인 고등사범학교에서 수학했다. 그는 1894년부터 1897년까지 이 학교에서 조교로 일하며 음극선과 X선 연구를 시작했고, 1897년에는 도크퇴르 에스 시앙스(박사 학위 이상) 학위를 받았다. 같은 해 파리 소르본 대학교에서 물리화학 강사로 임명되었으며, 1910년에는 교수로 승진하여 제2차 세계 대전 중의 독일의 프랑스 점령 때까지 그 직을 유지했다.

1890년대에는 음극선 연구를 진행했다. 1901년에는 원자핵 주위를 전자가 돌고 있다는 현대적 원자 모형의 초기 형태를 발표했으나, 당시에는 큰 주목을 받지 못했다. 1908년부터는 브라운 운동에 관한 정밀한 실험을 수행하여 분자 이론을 실험적으로 증명하는 데 기여했다. 1913년에는 그의 연구 결과를 집대성한 저서 Les Atomes^프랑스어를 출판했다.

2.3. 개인사 및 말년

페랭은 무신론자이자 사회주의자였다. 그는 제1차 세계 대전 동안 공병 장교로 복무했다.

1936년에는 레옹 블룸 내각에서 과학 연구 담당 국무차관을 지냈다. 1938년 페랭의 아내 앙리에트가 사망한 후, 나인 슈크롱 상의 창시자인 나인 슈크롱(Ninetta Naumy Jascha Schoukroun, 1896–1978)이 페랭의 파트너가 되었다.

1940년 6월, 독일군이 프랑스를 침공하자 슈크롱과 페랭은 프랑스 정부의 일부와 함께 여객선 마실리아호를 타고 카사블랑카로 피신했다. 이후 미국으로 망명하여 1941년 12월, SS 엑스캠비온호를 타고 뉴욕으로 향했고, 12월 23일에 도착했다.

페랭은 1942년 4월 17일, 71세의 나이로 뉴욕의 마운트 시나이 병원에서 사망했다.

제2차 세계 대전 후인 1948년, 그의 유해는 경순양함 잔 다르크호에 의해 프랑스로 운구되어 파리의 팡테옹에 안장되었다.

3. 연구 업적

페랭은 다양한 분야에서 중요한 연구를 수행했다. 1890년대에는 음극선의 성질을 규명하는 연구를 진행했으며, 1901년에는 원자핵 주위를 전자가 도는 원자 모형을 제안하기도 했다. 이후 1908년부터는 브라운 운동에 대한 정밀한 실험을 통해 분자의 존재를 실험적으로 증명하고 아보가드로 수를 결정하는 데 기여했다. 이러한 연구 결과들을 집대성하여 1913년에는 저서 『원자』(Les Atomes^프랑스어)를 출판했다. 그의 연구는 물질의 불연속적인 구조에 대한 이해를 크게 발전시켰다.

3.1. 음극선과 원자 모형

1890년대에 음극선 연구를 시작했으며, 1895년에는 음극선이 음전하를 띤 입자라는 것을 실험을 통해 증명했다. 1901년에는 원자가 양전하를 띤 원자핵을 중심으로 전자가 주위를 돌고 있다는 원자 모형 가설을 제시했다. 이 모형은 나가오카 한타로의 제안과 유사했으며, 나중에 러더퍼드 모형으로 알려지게 된 개념의 초기 형태였으나, 페랭 자신은 이 아이디어를 더 발전시키지 않았고 당시에는 주목받지 못했다.

3.2. 브라운 운동과 아보가드로 수

1900년대 중반부터 페랭은 브라운 운동 연구와 이와 밀접하게 연관된 통계 역학 문제에 관심을 기울였다. 1905년 알베르트 아인슈타인이 원자의 존재를 바탕으로 브라운 운동을 설명하는 이론을 발표하자, 페랭은 실험을 통해 아인슈타인의 예측을 성공적으로 검증했다. 이 실험 결과는 100년 동안 지속되어 온 존 돌턴의 원자설에 대한 과학계의 논쟁을 종결시키는 데이터를 제공했다. 또한 페랭은 여러 가지 방법을 사용하여 아보가드로 수를 결정하는 데에도 기여했다.

이러한 연구 성과, 특히 물질의 불연속적 구조에 대한 연구와 아인슈타인 이론의 실험적 검증 공로를 인정받아, 칼 베네딕츠 등의 추천을 통해 1926년 노벨 물리학상을 수상했다. 그의 노벨상 수상은 분자의 물리적 실재에 대한 오랜 논쟁을 종식시켰다.

3.3. 항성 핵합성

1919년, 페랭은 핵반응이 별의 에너지원이 될 수 있다고 제안했다. 그는 헬륨 원자의 질량이 4개의 수소 원자의 질량보다 작다는 것을 깨달았고, 아인슈타인의 질량-에너지 등가성은 핵융합(4 H → He)이 수십억 년 동안 별을 빛나게 할 수 있을 만큼 충분한 에너지를 방출할 수 있음을 시사한다고 생각했다. 비슷한 이론은 1915년 미국의 화학자 윌리엄 드레이퍼 하킨스에 의해 처음 제안되었다. 항성 핵합성의 상세한 메커니즘은 1930년대에 한스 베테와 카를 프리드리히 폰 바이츠제커가 밝혀냈다.

4. 과학 연구 진흥 활동

1936년 레옹 블룸 내각에서 과학 연구 담당 국무차관을 맡아 과학 연구 발전에 기여했다.

5. 수상 경력 및 기타 활동

1936년 레옹 블룸 내각의 과학 연구 담당 국무차관을 역임했다. 나치 독일의 프랑스 점령 기간 동안에는 미국으로 피신했다. 제2차 세계 대전 후인 1948년, 그의 유해는 경순양함 잔 다르크에 의해 프랑스로 이송되어 파리의 팡테옹에 안장되었다.

소행성 (8116) 8116 Jeanperrin^영어은 그의 이름을 따서 명명되었다.

6. 저서

* Les Principes. Exposé de thermodynamique (1901) / 열역학 원리
* Traité de chimie physique. Les principes (1903) / 물리 화학 원리
* Les Preuves de la réalité moléculaire (1911) / 분자 실재의 증거
* Les Atomes (1913) / 원자
* Matière et lumière (1919) / 물질과 빛
* En l'honneur de Madame Pierre Curie et de la découverte du Radium (1922) / 마리 퀴리 여사와 라듐 발견을 기리며
* Les Éléments de la physique (1929) / 물리학 원리
* L'Orientation actuelle des sciences (1930) / 현재 과학의 방향
* Les Formes chimiques de transition (1931) / 전이 화학 형태
* La Recherche scientifique (1933) / 과학 연구
* Cours de chimie. 1ère partie. Chimie générale et métalloïdes (1935) / 화학 강의: 일반 화학과 금속류
* Grains de matière et grains de lumière (1935) / 물질과 빛의 입자
Existence des grains / 입자의 존재
Structure des atomes / 원자의 구조
Noyaux des atomes / 원자핵
Transmutations provoquées / 유도된 변환
* Paul Painlevé: l'homme (1936) / 폴 팽르베: 그 사람
* L'Organisation de la recherche scientifique en France (1938) / 프랑스 과학 연구의 조직
* À la surface des choses (1940–1941) / 사물의 표면에서
Masse et gravitation (1940) / 질량과 중력
Lumière (1940) / 빛
Espace et temps (1940) / 공간과 시간
Forces et travail (1940) / 힘과 일
Relativité (1941) / 상대성
Électricité (1941) / 전기
L'énergie (1941) / 에너지
Évolution (1941) / 진화
* L'Âme de la France éternelle (1942) / 영원한 프랑스의 영혼
* Pour la Libération (1942) / 해방을 위하여
* La Science et l'Espérance (1948) / 과학과 희망
* Oeuvres scientifiques de Jean Perrin (1950) / 장 바티스트 페랭의 과학 저작