오스카르 벤야민 클레인(Oskar Benjamin Klein, 1894년 9월 15일 ~ 1977년 2월 5일)은 스웨덴의 이론물리학자다. 그는 테오도어 칼루자(Theodor Kaluza)와 독립적으로 5차원 시공간을 통해 중력과 전자기력을 통합하려는 시도를 수행하여, 현대 물리학에서 '칼루자-클레인 이론(Kaluza-Klein theory)'의 공동 제안자로 널리 알려져 있다.
주요 업적 및 생애
- 칼루자-클레인 이론 (1926년): 1919년 칼루자가 5차원 일반상대성이론을 통해 아인슈타인의 중력 이론과 맥스웰의 전자기학을 통합하는 아이디어를 제안했으나, 제5의 차원이 관측되지 않는 이유를 설명하지 못했다. 클레인은 1926년 이 제5차원이 미시적인 규모로 '말려 있다(compactification)'는 양자역학적 해석을 덧붙여 이론을 완성했다. 이는 현대의 초끈 이론 및 고차원 물리학의 중요한 토대가 되었다.
- 클레인-고든 방정식 (Klein-Gordon equation): 1926년 발터 고든(Walter Gordon)과 함께 상대론적 양자역학을 기술하는 파동 방정식(클레인-고든 방정식)을 유도했다. 이는 스핀이 0인 입자(스칼라 입자)를 기술하는 기본 방정식이다.
- 클레인 역설 (Klein paradox): 1929년 상대론적 양자역학에서 높은 퍼텐셜 장벽에 입자가 입사할 때, 비상대론적 양자역학의 예측과 달리 투과 확률이 증가하거나 반사되지 않는 현상을 예측했다. 이는 후에 디랙 바다(Dirac sea) 해석과 쌍생성(pair production) 현상으로 이해되었다.
- 학문적 경력: 스톡홀름 대학교 교수로 재직했으며, 닐스 보어 연구소(코펜하겐)에서 보어, 하이젠베르크, 파울리 등 당대 최고 물리학자들과 교류하며 양자역학과 양자장론 발전에 기여했다. 1957년부터 1960년까지 CERN(유럽입자물리학연구소) 이론부의 초대 부장을 맡았다.
평가 클레인은 양자장론과 고차원 통합 이론의 선구자로 평가받는다. 특히 칼루자-클레인 이론의 '축소화(compactification)' 개념은 현대 이론물리학에서 추가 차원의 존재를 설명하는 표준적인 메커니즘으로 자리 잡았다.
