과학자들이 마약이나 보석의 출처를 알아내기위해 사용하는 방법

과학자들은 마약이나 보석의 출처를 밝혀내기 위해 동위원소를 이용합니다.

동위원소의 비율로부터 에메랄드의 원산지나 코카인의 공급원을 확인할 수도 있는데, 탄소의 연대 측정에 사용되는 방법과 비슷합니다. 

미국의 마약 단속국(EDA)에 있는 연구원들은 코카잎의 원산지 90%의 정확도로 추정할 수 있는 데이터베이스를 만들었습니다.코카인은 자라온 환경의 화학적 흔적을 가지고 있습니다.탄소와 질소의 동위원소는 재배 기후 여건에 따라 특정한 비율로 나타납니다. 이러한 동위원소 비율을 이용하여 미국 유타 대학의 J.Ehleringer는 시료 중 90%의 출처를 정확하게 알아낼 수 있었습니다. 이러한 새로운 방법보다 한 차원 높은 것이라고 볼 수 있습니다. 따라서 이 방법은 처음 수출자를 추적하거나 초기 단계에서 생산을 중지시키는데 도움이 됩니다.

이와 비슷하게 프랑스의 연구원들은 산소의 동위원소를 이용하여 에메랄드의 원산지를 추정할 수 있음을 밝혀냈습니다.

고품질의 에메랄드는 미세한 구멍이 거의 없습니다. 보석학자는 이러한 미세 구멍과 그 속에 들어 있는 물질을 이용하여 보석의 원산지를 확인합니다. 보석의 상품성은 산소의 동위원소 비율을 이용하여 확인할 수 있습니다. 이 시험법에서는 이온 현미경을 이용하여 보석 표면으로부터 몇개의 원자를 분사시킵니다.

극미량의 시료로도 그것의 산소 동위원소 비율을 분석하여 전 세계의 에메랄드 광산의 데이터베이스와 비교해 볼 수 있습니다. 이러한 정보를 이용하면 보석학자는 에메랄드의 원산지를 추정할 수 있습니다. 콜롬비아 광산의 에메랄드가 다른 지역의 것보다 훨씬 더 가치가 높습니다. 따라서 이러한 기법은 수집가들이 적절한 가격을 책정하거나 소중한 에메랄드의 족보를 확인하는데도 사용할 수 있습니다.

원소의 동위원소

원자핵 개념 이후 곧바로 개개 원자의 질량을 구하려는 실험이 이루어졌습니다.

이 실험에서 거의 모든 원자의 질량은 원자 속에 들어 있는 양성자와 전자의 질량을 합한 것 보다 더 크다는 것을 알게 되었습니다. 이로부터 전하를 띠지 않지만 양성자의 질량과 거의 비슷한 질량을 갖는 입자인 중성자의 존재를 알 수 있었습니다. 이 입자는 전하를 띠지 않기 때문에 검출하기가 매우 어려워서 1932년에 들어와서야 겨우 실험으로 입증하였습니다. 가장 간단한 수소 원자를 제외한 모든 원자핵 속에는 중성자가 들어있습니다.

어떤 우너소의 모든 원자는 같은 수의 양성자를 갖습니다. 그러나 실험에 의하면 대부분의 경우같은 원소의 모든 원자가 같은 수의 양성자를 갖습니다. 그러나 실험에 의하면 대부분의 경우 같은 우너소의 모든 원자가 모두 똑같은 질량을 갖고 있지않다는 것을 알게되었습니다. 이것은 우너소가 같은 원자일지라도 핵 속에 들어 있는 중성자의 수가 다를 수 있기 때문입니다.