1919년화학
질량분석기 발명과 동위원소 분리
프랜시스 애스턴이 전기장과 자기장을 결합한 질량분석기를 제작해 네온의 동위원소(²⁰Ne·²²Ne)를 물리적으로 분리하고 정수 질량 규칙을 확립했다.
“원자를 질량으로 무게 재기 — 질량분석기가 그것을 현실로 만들었다.”
이야기의 시작
원자의 질량을 직접 달아볼 수 있다면?
발견 전
동위원소의 존재는 이론으로만 알려졌고, 화학적으로 분리할 수 없었기에 물리적으로 구별해 측정하는 방법이 없었다.
질문
전기장과 자기장을 이용해 질량이 미묘하게 다른 원자들을 분리할 수 있을까?
발견
애스턴은 이온 빔을 전기장으로 편향하고 자기장으로 재집속하는 질량분석기를 만들어, 네온-20과 네온-22를 분리하고 원자량이 거의 정수라는 '정수 규칙'을 확인했다.
당시 반응
동위원소가 실험적 사실로 입증되면서 핵물리학의 정밀 측정 시대가 열렸다.
세상이 바뀐 점
애스턴은 1922년 노벨 화학상을 수상했으며, 질량분석기는 이후 단백질·DNA 분석 등 생명과학까지 확장됐다.
오늘날
현대 질량분석기는 신약 개발, 도핑 검사, 식품 위해물질 분석, 화성 탐사 로버 분석에 필수 도구다.