실험 개요
방사성 원자핵은 매우 불안정할 때 스스로 변하며 입자나 에너지를 내보냅니다. 원자핵 하나가 정확히 언제 붕괴할지는 예측하기 어렵지만, 원자핵이 충분히 많으면 남은 수가 일정한 비율로 줄어드는 규칙이 나타납니다. 반감기는 처음 양의 절반이 남는 데 걸리는 시간입니다. 또 한 번의 반감기가 지나면 처음의 1/4, 그다음에는 1/8처럼 줄어들기 때문에 오래된 시료의 나이를 추정하는 데도 쓰입니다.
관찰 포인트
- • 밝은 원자핵이 하나씩 사라지며 검출기 쪽으로 짧은 방사선 흔적을 남기는지 보세요.
- • 흰 점은 실제로 남은 원자핵 비율이고, 고리 표시는 이론 곡선입니다. 두 표시가 완전히 같지 않아도 전체 흐름은 같은 방향으로 움직입니다.
- • 반감기 모의 시간을 짧게 하면 그래프가 더 가파르게 내려가고, 길게 하면 천천히 내려갑니다.
- • 초기 원자핵 수를 늘리면 우연한 흔들림이 줄어들어 곡선이 더 부드럽게 보입니다.
- • 탄소-14처럼 실제 반감기가 매우 긴 물질도 수업에서는 빠른 모의 시간으로 압축해 관찰할 수 있습니다.
원리 한 줄 정리
반감기 관계는 N(t)=N0(1/2)^(t/T1/2)로 나타낼 수 있습니다. N0는 처음 원자핵 수, N(t)는 시간이 t만큼 지난 뒤 남은 원자핵 수, T1/2는 반감기입니다. 온도나 압력 같은 보통의 환경 변화는 원자핵 붕괴 속도를 거의 바꾸지 못하므로, 이 규칙은 방사성 연대 측정의 중요한 바탕이 됩니다.
