Hvad er den rolle, Carbon 14 for Dato Bestemmelse

Hvad er den rolle, Carbon 14 for Dato Bestemmelse

Kulstof findes i naturen i form af tre vigtigste isotoper - C12, C13, både hvis der er stabile, og C14 som er ustabilt eller radioaktivt. Den C12 udgør 98,89%, C13 - 1,11%, mens C14 - kun repræsenterer 0,00000000010%.

Det betyder, at en kulstof 14 atom findes i naturen for alle 1.000.000.000.000 C12 atomer i levende materiale.

Da 14C er ustabil det henfalder tilbage til Kvælstof N14, hvorfra det blev dannet i den øvre atmosfære, og da det henfalder udsender den en svag beta partikel (b), eller elektron, der besidder en gennemsnitlig energi 160keV. Henfaldet kan påvises:

14C => 14N + b

Libby, Anderson og Arnold (1949) var de første til at måle hastigheden af ​​denne forfald. De fandt, at efter 5568 år, vil halvdelen af ​​C14 i den oprindelige prøve er henfaldet og efter endnu 5568 år, vil halvdelen af ​​de resterende materiale har henfaldet, og så videre. Halveringstiden (t 1 / 2) er navnet givet til denne værdi, der Libby målt ved 5568 ± 30 år. Dette blev kendt som Libby halveringstiden.

Imidlertid er brugen af ​​denne fænomenet begrænset til 50 - 60 000 år, dvs 10 halveringstider. Efter 10 halveringstider, er der en meget lille mængde radioaktivt kulstof i prøven. Beyond omkring 50 til 60 000 år, så er grænsen for teknik nået, og andre radiometrisk teknikker skal anvendes.

14C er dannet i den øvre atmosfære gennem påvirkning af kosmisk stråling neutroner på kvælstof 14. Reaktionen er:

14N + n => 14C + p

Hvor n er en neutron, og p er en proton.

Det dannede 14C hurtigt oxideres til 14CO2 og ind i jordens plante-og dyrearter lifeways gennem fotosyntese og fødekæden.

Planter og dyr, der udnytter kulstof i biologiske foodchains tage op 14C i løbet af deres levetid. De eksisterer i ligevægt med C14 koncentrationen af ​​atmosfæren, dvs antallet af C14 atomer og ikke-radioaktivt kulstofatomer forbliver nogenlunde det samme over tid. Så snart en plante eller et dyr dør, ophører de med den metaboliske funktion kulstofoptag, og der er ikke mere intaking af radioaktivt kulstof, kun forfald.

Ved at måle C14 koncentration eller residualradioaktiviteten af ​​en prøve, hvis alder ikke kendes, er det muligt at opnå countrate eller antallet af henfald hændelser pr gram Carbon. Ved at sammenligne dette med moderne aktivitetsniveau og bruge det målte halveringstiden bliver det muligt at beregne en dato for død af prøven.

Libby og hans team i første omgang testet kulstof metoden på prøver fra forhistorisk Egypten. De valgte prøver, hvis alder kan være uafhængigt bestemmes. En prøve af akacietræ fra graven af ​​pharoah Zoser, 3. dynastiet, 2700-2600 f.Kr. blev indhentet og dateret. Libby begrundet, at eftersom halveringstiden for C14 var 5568 året, bør de få en C14 koncentration på omkring 50%, at der blev fundet i levende træ. De resultater, de opnåede angivet dette var tilfældet.

Den C14 teknik har været og er fortsat anvendes og bruges i mange, mange forskellige områder, herunder hydrologi, atmosfærisk videnskab, oceanografi, geologi, palaeoclimatology, arkæologi og biomedicin.

Senere målinger af Libby halveringstid angives tallet var ca. 3% for lav, og en mere præcis halveringstiden var 5730 ± 40 år. Dette er kendt som Cambridge halveringstid. (For at konvertere en "Libby" alder til en alder ved hjælp af Cambridge halveringstiden, må man ganges med 1,03).

Libby modtog Nobelprisen i kemi i 1960.

Kulstof Labs: