Page 2 - 수영만72_9C8
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Unit 1 Radiometric Dating
Background Knowledge
1. 방사능 연대측정
과학자들은 지구의 나이가 약 46억 년쯤 되었다는 것을 밝혀냈다. 그런가 하면 고대의 유적이나 유물이 발
굴되면 과학자들은 이 유적이나 유물이 얼마나 오래 전 시대의 것인지 곧 밝혀낸다. 과학자들은 어떻게 지
구의 나이를 알아내고 유적이나 유물의 연대를 측정할 수 있을까?
지구의 나이는 어떻게 측정할까?
과학자들이 연대를 측정할 수 있는 것은 원자들이 나이를 먹지 않기 때문이다. 원자들은 나이를 먹지 않기
때문에 오래 전에 만들어진 원자나 금방 만들어진 원자가 똑 같다. 원자 어디에서도 원자가 견디어온 세월
의 흔적을 읽을 수 없다. 원자가 나이를 먹지 않는다는 사실은 아주 오래된 유물이나 암석, 나아가서는 지
구의 나이를 측정하는 데 매우 중요하다.
지질학적인 연대 측정이나 고고학적 유물의 연대 측정에는 모두 방사성 동위원소를 사용한다. 지구상에 존
재하는 여러 가지 방사성 동위원소들은 인류에게 과거 시간을 알려주는 시계인 셈이다. 방사성 동위원소는
붕괴하여 안정한 원소로 바뀌기 때문에 시간이 가면 갈수록 그 양이 줄어든다.
방사성 동위원소는 오랜 세월을 두고 서서히 붕괴해 간다. 불안정한 방사성 동위원소가 한꺼번에 붕괴하지
않고 서서히 붕괴해가는 이유는 무엇일까? 이것은 20세기 초 양자물리학이 등장하기 전에는 설명할 수 없
는 문제였다.
양자물리학에서는 고전역학에서와는 달리 자연현상을 확률적으로 해석한다. 양자역학을 이용하면 불안정한
원자핵이 다음 일정한 기간 동안에 붕괴할 확률을 계산할 수 있다. 양자역학은 이러한 계산을 통해 불안정
한 원자핵이 오랜 기간을 두고 천천히 붕괴해가는 과정을 성공적으로 설명해냈다.
연대측정이 가능한 이유 - 원자는 나이를 먹지 않지 않으니까
방사성 동위원소는 반감기를 가지고 있다. 반감기는 방사성 동위원소가 붕괴할 확률이 50%가 되는 기간을
말한다. 우라늄의 반감기가 45억 년이라는 것은 우라늄 하나가 다음 45억 년 동안에 붕괴할 확률이 50%
라는 것을 뜻한다. 따라서 지금 100개의 우라늄 원자가 있다면 45억 년 후에는 50개만 남을 것이라는 이
야기이다. 그리고 90억 년 후에는 50개의 반인 25개의 우라늄 원자만 남게 될 것이다.
만약 원자가 나이를 먹는다면 반감기가 존재할 수 없다. 50세 된 사람이 다음 10년 동안 살아 있을 확률과
80세 된 사람이 다음 10년 동안 살아 있을 확률은 같지 않다. 따라서 지금 100명이 있을 때 10년 후에 몇
사람이 살아 있을지를 확률적으로 계산하기 위해서는 100명의 나이를 모두 알아야 하고 나이에 따른 생존
확률을 알아야 한다. 원자도 나이가 많아질수록 붕괴할 확률이 커진다면, 100개의 원자가 붕괴하여 50개가
남는데 걸리는 시간은 항상 같을 수 없다.
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Background Knowledge
1. 방사능 연대측정
과학자들은 지구의 나이가 약 46억 년쯤 되었다는 것을 밝혀냈다. 그런가 하면 고대의 유적이나 유물이 발
굴되면 과학자들은 이 유적이나 유물이 얼마나 오래 전 시대의 것인지 곧 밝혀낸다. 과학자들은 어떻게 지
구의 나이를 알아내고 유적이나 유물의 연대를 측정할 수 있을까?
지구의 나이는 어떻게 측정할까?
과학자들이 연대를 측정할 수 있는 것은 원자들이 나이를 먹지 않기 때문이다. 원자들은 나이를 먹지 않기
때문에 오래 전에 만들어진 원자나 금방 만들어진 원자가 똑 같다. 원자 어디에서도 원자가 견디어온 세월
의 흔적을 읽을 수 없다. 원자가 나이를 먹지 않는다는 사실은 아주 오래된 유물이나 암석, 나아가서는 지
구의 나이를 측정하는 데 매우 중요하다.
지질학적인 연대 측정이나 고고학적 유물의 연대 측정에는 모두 방사성 동위원소를 사용한다. 지구상에 존
재하는 여러 가지 방사성 동위원소들은 인류에게 과거 시간을 알려주는 시계인 셈이다. 방사성 동위원소는
붕괴하여 안정한 원소로 바뀌기 때문에 시간이 가면 갈수록 그 양이 줄어든다.
방사성 동위원소는 오랜 세월을 두고 서서히 붕괴해 간다. 불안정한 방사성 동위원소가 한꺼번에 붕괴하지
않고 서서히 붕괴해가는 이유는 무엇일까? 이것은 20세기 초 양자물리학이 등장하기 전에는 설명할 수 없
는 문제였다.
양자물리학에서는 고전역학에서와는 달리 자연현상을 확률적으로 해석한다. 양자역학을 이용하면 불안정한
원자핵이 다음 일정한 기간 동안에 붕괴할 확률을 계산할 수 있다. 양자역학은 이러한 계산을 통해 불안정
한 원자핵이 오랜 기간을 두고 천천히 붕괴해가는 과정을 성공적으로 설명해냈다.
연대측정이 가능한 이유 - 원자는 나이를 먹지 않지 않으니까
방사성 동위원소는 반감기를 가지고 있다. 반감기는 방사성 동위원소가 붕괴할 확률이 50%가 되는 기간을
말한다. 우라늄의 반감기가 45억 년이라는 것은 우라늄 하나가 다음 45억 년 동안에 붕괴할 확률이 50%
라는 것을 뜻한다. 따라서 지금 100개의 우라늄 원자가 있다면 45억 년 후에는 50개만 남을 것이라는 이
야기이다. 그리고 90억 년 후에는 50개의 반인 25개의 우라늄 원자만 남게 될 것이다.
만약 원자가 나이를 먹는다면 반감기가 존재할 수 없다. 50세 된 사람이 다음 10년 동안 살아 있을 확률과
80세 된 사람이 다음 10년 동안 살아 있을 확률은 같지 않다. 따라서 지금 100명이 있을 때 10년 후에 몇
사람이 살아 있을지를 확률적으로 계산하기 위해서는 100명의 나이를 모두 알아야 하고 나이에 따른 생존
확률을 알아야 한다. 원자도 나이가 많아질수록 붕괴할 확률이 커진다면, 100개의 원자가 붕괴하여 50개가
남는데 걸리는 시간은 항상 같을 수 없다.
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