발터 카우프만 (물리학자)
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1. 개요
발터 카우프만은 전자의 속도 의존성을 처음으로 확인한 독일의 물리학자이다. 그는 1890년대에 기계 공학 및 물리학을 공부하고 박사 학위를 취득했으며, 여러 대학에서 조교와 교수를 역임했다. 카우프만의 초기 연구는 전자의 전자기 질량의 속도 의존성을 확인했지만, 당시 측정의 정확도가 낮아 로렌츠 에테르 이론과 막스 아브라함의 이론을 구별하기 어려웠다. 1905년, 그는 아인슈타인의 특수 상대성 이론을 논의하며 로렌츠의 이론과의 관찰적 동등성을 주장했으나, 자신의 실험 결과를 아브라함의 이론을 지지하는 것으로 해석했다. 이후 그의 실험 결과는 비판을 받았고, 이후의 실험들을 통해 로렌츠-아인슈타인 이론이 확인되었다. 수소 선 미세 구조 연구를 통해 아브라함의 공식을 반박하기도 했다.
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| 발터 카우프만 (물리학자) - [인물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 출생 | 1871년 6월 5일 |
| 출생지 | 엘버펠트 |
| 사망 | 1947년 1월 1일 (향년 75세) |
| 사망지 | 프라이부르크 임 브라이스가우 |
| 국적 | 독일 |
| 학문적 배경 | |
| 분야 | 물리학 |
| 경력 | |
| 업적 | |
| 알려진 업적 | 질량의 속도 의존성에 대한 증명 |
| 수상 | |
| 기타 | |
2. 생애
카우프만은 유대인 혈통으로, 1890/1891년에 샬로텐부르크와 뮌헨에서 기계 공학을 공부했다.[1] 1892년부터 베를린과 뮌헨에서 물리학을 공부하여 1894년에 박사 학위를 받았다. 1896년부터 베를린 대학교와 괴팅겐 대학교의 물리 연구소에서 조교로 일했다. 1899년에 교수 자격을 취득하고 본 대학교의 물리학 특별 교수가 되었다. 베를린 물리학 연구소에서 추가로 연구한 후, 실험 물리학 정교수가 되었고 쾨니히스베르크 알베르티나 물리 연구소 책임자가 되어 1935년 은퇴할 때까지 그곳에서 가르쳤다. 이후 프라이부르크 대학교에서 객원 강사로 활동했다.[2]
카우프만의 초기 실험(1901-1903)은 전자의 전자기 질량(상대론적 질량)의 속도 의존성을 처음으로 확인했지만, 그 측정 정확도는 로렌츠 에테르 이론과 막스 아브라함의 이론을 구별하기에는 충분하지 않았다. 1905년 카우프만은 더 정밀한 측정을 수행하고 알베르트 아인슈타인의 특수 상대성 이론을 언급하며, "로렌츠-아인슈타인" 이론이라고 칭했다. 그러나 카우프만은 자신의 실험 결과를 아브라함의 이론을 지지하는 것으로 해석하여 로렌츠-아인슈타인 상대성 원리를 반박했다.
3. 전자의 질량 측정 실험
이후 막스 플랑크, 아돌프 베스텔마이어, 발터 리츠 등이 카우프만의 결과에 대해 비판했다. 알프레트 부케러, 노이만 등이 실험을 반복하여 로렌츠-아인슈타인 이론을 지지하는 결과를 얻었지만, 이 역시 정확도 문제가 제기되었다. 이러한 불확실성은 1940년까지 계속되었고, 이후 정밀한 실험을 통해 경쟁 모델을 배제할 수 있게 되었다.
오늘날 입자 가속기에서 상대론적 로렌츠-아인슈타인 관계가 일상적으로 확인되고 있다. 그러나 전자의 상대론적 질량에 대한 논쟁과는 별개로, 1917년 수소 선의 미세 구조 연구는 이미 로렌츠-아인슈타인 공식을 확인하고 아브라함의 공식을 반박했다.[8]
3. 1. 초기 실험 (1901-1903)
카우프만의 초기 연구(1901–1903)는 처음으로 전자의 전자기 질량(이후 상대론적 질량이라고 불림)의 속도 의존성을 확인했다. 그러나 측정의 정확도가 로렌츠 에테르 이론과 막스 아브라함의 이론을 구별할 만큼 충분하지 않았다.[4]
1905년 말, 카우프만은 더 정확한 측정을 수행했다. 그는 알베르트 아인슈타인의 특수 상대성 이론을 처음으로 논의했고, 아인슈타인의 이론이 매우 다른 조건에 기초하고 논리적으로 더 만족스럽지만, 로렌츠의 이론과 관측적으로 동등하다고 주장했다. 따라서 그는 "로렌츠-아인슈타인" 이론에 대해 언급했다. 카우프만 자신이 자신의 실험 결과를 아브라함의 이론의 확인으로 해석하여 로렌츠-아인슈타인 상대성 원리를 반박했다는 점이 주목할 만하다. 몇 년 동안 이것은 후자에 불리하게 작용했다. 그러나 카우프만의 결과는 막스 플랑크, 아돌프 베스텔마이어(1906),[4] 및 발터 리츠(1908)에 의해 비판받았다.[3] 이 실험은 알프레트 부케러(1908), 노이만 (1914) 등에 의해 반복되었으며, 로렌츠-아인슈타인 이론을 확인하고 아브라함의 이론을 반증하는 것으로 보이는 결과를 얻었다. 그러나 나중에 이 결과가 이론들을 구별할 만큼 정확하지 않다는 점이 지적되었다.[4][5][6] 불확실성은 1940년까지 지속되었으며,[7] 그때쯤에는 그러한 실험이 경쟁 모델을 배제할 만큼 충분히 정확해졌다. 오늘날, 운동량과 에너지에 대한 상대론적 로렌츠-아인슈타인 관계는 입자 가속기에서 일상적으로 확인되고 있으며, 상대론적 에너지 및 운동량 테스트를 참조하라.
3. 2. 정밀 측정 (1905)
카우프만은 1905년 말 더 정밀한 측정을 수행했다. 그는 알베르트 아인슈타인의 특수 상대성 이론을 처음으로 논의했고, 아인슈타인의 이론이 매우 다른 조건에 기초하고 논리적으로 더 만족스럽지만, 로렌츠의 이론과 관측적으로 동등하다고 주장했다. 따라서 그는 "로렌츠-아인슈타인" 이론에 대해 언급했다. 카우프만 자신이 자신의 실험 결과를 아브라함의 이론의 확인으로 해석하여 로렌츠-아인슈타인 상대성 원리를 반박했다는 점이 주목할 만하다. 몇 년 동안 이것은 후자에 불리하게 작용했다. 그러나 카우프만의 결과는 막스 플랑크, 아돌프 베스텔마이어(1906),[4] 발터 리츠(1908)[3]에 의해 비판받았다.
3. 3. 논쟁과 반박
카우프만의 초기 연구(1901–1903)는 전자의 전자기 질량(상대론적 질량)의 속도 의존성을 처음으로 확인했다. 그러나 측정의 정확도가 로렌츠 에테르 이론과 막스 아브라함의 이론을 구별할 만큼 충분하지는 않았다.
1905년 말, 카우프만은 더 정확한 측정을 수행했다. 그는 알베르트 아인슈타인의 특수 상대성 이론을 처음으로 논의했고, 아인슈타인의 이론이 매우 다른 조건에 기초하고 논리적으로 더 만족스럽지만, 로렌츠의 이론과 관측적으로 동등하다고 주장했다. 따라서 그는 "로렌츠-아인슈타인" 이론을 언급했다. 카우프만은 자신의 실험 결과를 아브라함의 이론이 확인된 것으로 해석하여 로렌츠-아인슈타인 상대성 원리를 반박했다. 몇 년 동안 이것은 로렌츠-아인슈타인 이론에 불리하게 작용했다. 그러나 카우프만의 결과는 막스 플랑크, 아돌프 베스텔마이어(1906),[4] 발터 리츠(1908)[3]에 의해 비판받았다. 알프레트 부케러(1908), 노이만(1914) 등은 이 실험을 반복하여 로렌츠-아인슈타인 이론을 확인하고 아브라함의 이론을 반증하는 것으로 보이는 결과를 얻었다. 그러나 나중에 이들의 결과도 두 이론을 구별할 만큼 정확하지 않다는 점이 지적되었다.[4][5][6] 이러한 불확실성은 1940년까지 지속되었으며,[7] 그 무렵에는 경쟁 모델을 배제할 만큼 충분히 정확한 실험이 이루어졌다. 오늘날 운동량과 에너지에 대한 상대론적 로렌츠-아인슈타인 관계는 입자 가속기에서 일상적으로 확인되고 있다. 상대론적 에너지 및 운동량 테스트를 참조하라.
그러나 이러한 불확실성은 전자의 상대론적 질량에만 관련된 것이었다. 1917년에도 수소 선의 미세 구조에 대한 연구는 로렌츠-아인슈타인 공식을 확인하여 아브라함의 공식을 반박했다.[8]
3. 4. 현대적 검증
카우프만의 초기 연구(1901–1903)는 처음으로 전자의 전자기 질량(이후 상대론적 질량이라고 불림)의 속도 의존성을 확인했다. 그러나 측정의 정확도가 로렌츠 에테르 이론과 막스 아브라함의 이론을 구별할 만큼 충분하지 않았다.
1905년 말, 카우프만은 더 정확한 측정을 수행했다. 그는 알베르트 아인슈타인의 특수 상대성 이론을 처음으로 논의했고, 아인슈타인의 이론이 매우 다른 조건에 기초하고 논리적으로 더 만족스럽지만, 로렌츠의 이론과 관측적으로 동등하다고 주장했다. 따라서 그는 "로렌츠-아인슈타인" 이론에 대해 언급했다. 카우프만 자신이 자신의 실험 결과를 아브라함의 이론의 확인으로 해석하여 로렌츠-아인슈타인 상대성 원리를 반박했다는 점이 주목할 만하다. 몇 년 동안 이것은 후자에 불리하게 작용했다. 그러나 카우프만의 결과는 막스 플랑크, 아돌프 베스텔마이어(1906),[4] 및 발터 리츠(1908)에 의해 비판받았다.[3] 이 실험은 알프레트 부케러(1908), 노이만 (1914) 등에 의해 반복되었으며, 로렌츠-아인슈타인 이론을 확인하고 아브라함의 이론을 반증하는 것으로 보이는 결과를 얻었다. 그러나 나중에 이 결과가 이론들을 구별할 만큼 정확하지 않다는 점이 지적되었다.[4][5][6] 불확실성은 1940년까지 지속되었으며,[7] 그때쯤에는 그러한 실험이 경쟁 모델을 배제할 만큼 충분히 정확해졌다. 오늘날, 운동량과 에너지에 대한 상대론적 로렌츠-아인슈타인 관계는 입자 가속기에서 일상적으로 확인되고 있으며, 상대론적 에너지 및 운동량 테스트를 참조하라.
그러나 이러한 불확실성은 전자의 상대론적 질량에만 관련된 것이었다. 1917년에도 수소 선의 미세 구조에 대한 연구가 로렌츠-아인슈타인 공식을 확인하여 아브라함의 공식을 반박했다.[8]
4. 주요 논문
- W. 카우프만 (1901). “전자의 개념의 발전”. 《물리적 학술지》 3 (1): 9–15.
- W. 카우프만 (1901). “베크렐 광선의 자기적 및 전기적 편향성과 전자의 겉보기 질량”. 《괴팅겐 소식》 2: 143–168.
- W. 카우프만 (1902). “전자의 전자기 질량에 관하여”. 《괴팅겐 소식》 5: 291–296.
- W. 카우프만 (1902). “전자의 전자기 질량”. 《물리적 학술지》 4 (1b): 54–56.
- W. 카우프만 (1903). “[https://archive.org/details/nachrichten00klasgoog 전자의 "전자기 질량"에 관하여]”. 《괴팅겐 소식》 3: 90–103.
- W. 카우프만 (1905). “전자의 구조에 관하여”. 《프로이센 왕립 과학 아카데미 회보》 45: 949–956.
- W. 카우프만 (1906). “[https://zenodo.org/record/1424061 전자의 구조에 관하여]”. 《물리학 연보》 19 (3): 487–553.
참조
[1]
서적
Nuclear Forces: The Making of the Physicist Hans Bethe
Harvard University Press
2012
[2]
간행물
Hans Kangro
[3]
논문
Recherches critiques sur lĖlectrodynamique Générale
[4]
서적
Albert Einstein's special theory of relativity. Emergence (1905) and early interpretation (1905–1911)
https://archive.org/[...]
Addison–Wesley
[5]
논문
A Critical Analysis of the Classical Experiments on the Variation of Electron Mass
[6]
서적
Interactions: Mathematics, Physics and Philosophy
Springer
[7]
논문
A Determination of the Masses and Velocities of Three Radium B Beta-Particles
[8]
논문
Die Relativitätstheorie
http://resolver.sub.[...]
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