방사성탄소연대측정의 원리는 무엇인가요??

Question

화석이나 고대 유물이 얼마나 오래되었는지 확인 할때 방사성탄소연대측정이라는 걸 하던데요, 그

측정값이 몇만년 전 등 어마어마한 수치여서 놀랍습니다. 방사성탄소연대측정은 어떤 원리로 작동하는 건가요??

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

지금까지 연구에 의하면, 지구 대기 중에 존재하는 탄소12 원자와 탄소14 원자의 구성 비율은 일정하다고 합니다.

그래서 지구 대기는 대략 탄소12 원자 1조개에 탄소14 원자 1개의 구성 비율을 유지하는데, 이러한 탄소12 원자와 탄소14 원자의 비율은 생물체 내에서도 일정합니다.

모든 생물은 탄소를 포함하고 있고 대기에서 탄소를 공급받아 탄소를 끊임없이 교체하기 때문이죠

하지만 생물이 죽으면 더 이상 대기 중의 탄소를 흡수하지도 배출하지도 않고 그러면 시간이 지나면서 불안정한 동위원소인 탄소14가 방사성 붕괴를 일으켜 질소14로 변하며 생물 내 탄소12와 탄소14의 비율에 변화가 생기게 됩니다.

이 연대를 측정하는 것이 방사성탄소연대측정입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

태양으로부터 오는 고에너지의 코스믹 선이 대기에서 질소 원자와 상호 작용하여 방사성 탄소인 탄소-14를 생성합니다. 대기에 존재하는 탄소-14은 이산화탄소로 변환되어 대기 중에 분산됩니다.식물은 광합성 과정에서 대기 중의 CO2를 흡수하게 됩니다. 이 과정에서 탄소-14도 함께 흡수됩니다.생명체가 죽거나, 동식물이 고정된 탄소를 대기로 방출할 때 탄소-14의 붕괴가 시작됩니다. 탄소-14은 반감기가 약 5,730년이므로 시간이 지남에 따라 점점 감소합니다.방사성 탄소 연대 측정은 샘플에서 탄소-14의 함량을 측정하여 해당 시료의 연대를 결정합니다. 이를 위해 샘플은 보다 안정적인 형태로 가공되고, 가속기 질량분석기 등의 과학적인 장비를 사용하여 탄소-14의 비율을 측정합니다 탄소-14의 비율을 기준으로, 측정된 탄소-14의 함량과 대기 중의 탄소-14 농도를 비교하여 시료의 연대를 결정합니다. 이를 통해 고대 유물이나 지질 시료의 연대를 추정할 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 이태영 과학전문가입니다.

방사성 탄소 연대 측정법은 탄소화합물 중의 탄소의 극히 일부에 포함된 방사성 동위 원소인 탄소-14의 조성비를 측정하여 그 만들어진 연대를 추정하는 방사능 연대 측정의 한 방법입니다. 간단하게 탄소연대측정이라고도 부르며, 탄소연대측정이 가장 많이 사용되는 대상은 유기물이 포함되어 있는 고고학 유물입니다. 대기중의 탄소-14 비율은 일정했다고 알려져 있고 식물은 광합성, 동물은 호흡을 통해 대기중에 있는 탄소를 주고 받기 때문에, 살아 있는 동물과 식물이 가지고 있는 탄소-14의 비율은 공기중의 비율과 일치합니다. 사후에는 외부와 격리된 상태에서 탄소-14만이 방사성으로 시간에 따라 감소하므로 반감기를 통해 경과시간 추정이 가능해집니다.

*위키백과 참조

Answer 4

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 방사성 탄소 C14를 이용한 연대측정법으로, 탄소연대측정법이라고도 합니다. 자연에서 탄소는 세 가지 동위원소 형태로 존재하는데, 그 중 약 99%로 압도적인 비율을 차지하는 탄소 C12와 나머지의 대부분을 차지하는 탄소 C13은 안정적인 동위원소입니다. 그래서 해당 2 탄소는 시간이 지나도 변하지 않습니다. 하지만 다른 하나인 탄소 C14는 약 5730년의 반감기를 지닌 방사성 원소입니다. 그래서 이 탄소 C14를 측정하여서 연대를 측정 할수 있는 것입니다. 반감기는 처음에 있던 원소의 양이 1/2로 줄어드는 데 걸리는 시간을 말합니다. 예를 들어 14C의 경우에 1g이 0.5g이 되려면 약 5730년이 지나야지 되는 것입니다. 이런 원리로 연대를 측정하는 것입니다.

Answer 5

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

시간이 지나면서 같은 원소이지만 중성자가 더 많아 무겁고 불안정한 동위원소들이 불안정함이 깨지며 정상원소로 변하는 원리를 이용합니다.

이러한 방사성 동위원소의 양이 절반이되는 시간을 반감기라고 하는데, 이 탄소의 경우 반감기가 약 5700가량 걸립니다.

즉, 초창기 구성되어있었을 동위원소 양을 추정하고, 현재남아있는 동위원소 양과 비교해보는 방법입니다.

Answer 6

안녕하세요. 이만우 과학전문가입니다.

맞습니다. 주로 과거 고대 물질의 나이를 측정하거나 결정하는 기술로 주로 방사성 탄소 동위원소의 붕괴를 이용하는데요

C-14는 대기 중의 질소 원자와 고에너지의 중성자가 충돌하여 C-14 동위원소가 생성됩니다.

이 과정은 고도의 방사능을 가진 태양 플레어나 코사믹 레이 등에 의해 자주 일어나며, 잘 아시다시피 식물이나 다른 유기물들은

대기로부터 이산화탄소를 흡수하여 C-14를 포함하게 되며 이 과정을 통해 식물은 C-14를 대기중 농도와 거의 동일한 농도로

함유하게 됩니다.

이런 생물체가 죽으면 C-14의 흡수가 중단되며, 새로운 원자와 결함하지 않게되죠. 결국 시간이 지남에 따라 붕괴하면서

진탄소 12로 변화하게됩니다.

이 붕괴율은 반감기라는 시간 동안 절반의 C-14동위원소가 붕괴하는데 걸리는 시간에 의해 결정됩니다.

따라서, 방사성 탄소 연대측정에서는 측정하려는 샘플의 C-14와 C-12의 비율을 측정하게되고, 이 비율을 기반으로

샘플이 마지막으로 살아 있던 시기로부터 얼마나 지났는지를 계산할 수 있게 된답니다.