Radiokarbon kormeghatározás

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

Radiokarbon kormeghatározás olyan radiometrikus kormeghatározási módszer, amely a természetben előforduló szén-14 izotópot használja a széntartalmú anyagok korának meghatározására kb. 60 000 évre[1] visszamenően. A régészet területén ezt abszolút kormeghatározásnak tekintik. Ezt a technikát Willard Frank Libby és munkatársai dolgozták ki 1949-ben mialatt ő a Chicago-i Egyetem professzora volt. 1960-ban, Libby kémiai Nobel-díjat kapott a radiokarbon módszerért.


Tartalomjegyzék

[szerkesztés] Haladás a technikában és felhasználásában

Hessel de Vries, a Groningeni Egyetemen tovább kereste az eljárást és felhasználhatóságot a változatos technológiákban (cf Engels). Őt „a radiokarbon hős tudósának” nevezték. (cf Willis).

[szerkesztés] Kémiai alapjai

A szénnek két stabil (nem radioaktív) izotópja van: a szén-12 (12C) és szén-13 (13C). Ráadásul, előfordul kis mennyiségű instabil szén-14 (14C) a Földön. A szén-14-nek a felezési ideje 5730 év és régen eltűnt volna a Földről, ha a Föld légkörében a kozmikus sugárzás nem hozná létre szüntelenül, ez a folyamat nitrogént alakít át szén-14-é. Mikor a kozmikus sugarak belépnek a légkörbe, keresztül mennek különböző átalakulásokon beleértve a neutron termelést. A neutronok a légköri nitrogénmolekulák (N2) egyik atomjával ütközve a következő folyamatot hozzák létre:

\mathrm{\begin{matrix}14\\\ 7\end{matrix}N+\begin{matrix}1\\\ 0\end{matrix}n\rightarrow\begin{matrix}14\\\ 6\end{matrix}C^*+\begin{matrix}1\\\ 1\end{matrix}p}
 Atmoszférikus 14C, Új-Zéland és Ausztria. Az Új-Zélandi görbe jellemző a déli féltekére, az osztrák görbe pedig az északi féltekére. A légköri nukleáris kísérletek megduplázták a  14C koncentrációját az északi féltekén .
Nagyít
Atmoszférikus 14C, Új-Zéland[2] és Ausztria[3]. Az Új-Zélandi görbe jellemző a déli féltekére, az osztrák görbe pedig az északi féltekére. A légköri nukleáris kísérletek megduplázták a 14C koncentrációját az északi féltekén [4].

A szén-14 termelés legnagyobb mértékben a 9-15 km-es magasságban játszódik le és magas geomágneses szélességeken, de a szén-14 szétterjed egyenletesen az egész légkörben és reakcióba lép az oxigénnel amiből kialakul a szén-dioxid. A széndioxid bejut az óceánokba és feloldódik a vízben. Hozzávetőleges elemzések azt feltételezik, hogy a kozmikus sugárzás állandó mértékű hosszú időszakokon keresztül; ily módon a szén-14 is állandó mennyiségben keletkezik, tehát az aránya a nem radioaktív szénhez viszonyítva a Föld légkörében és az óceánok felszínhez közeli részén állandó: nagyjából 1 részecske jut egy billió egyéb részecskére (600 milliárd atom/mólonként). A pontosabb munkával a kozmikus sugárzás fluxusának időbeni változatait kompenzálni lehet a görbék kalibrációjával. Ha ezeket a görbéket használjuk akkor a pontosságuk és az alakjuk lesz a korlátozó tényező egy adott minta radiokarbon korában meghatározásában.

A növények felveszik a légköri széndioxidot fotoszintetizálással és az állatok megeszik őket, így cseréli minden élő dolog folyamatosan a szén-14-et a környezettel élete során. Mihelyt meghal, ez a csere megáll és a szén-14 mennyisége fokozatosan csökken a radioaktív bomlással.

\mathrm{\begin{matrix}14\\\ 6\end{matrix}C^*\rightarrow\begin{matrix}14\\\ 7\end{matrix}N+\begin{matrix}\ \;0\\-1\end{matrix}e^- + \bar \nu}

A (béta-bomlás) miatt β részecskék kibocsátásával a szén-14 átalakul stabil (nem radioaktív) nitrogén-14-re. Ez a csökkenés használható arra, hogy megkapjuk mennyire régi az egyszer élt, meghalt anyag. Azonban a vízi növényekbe olyan oldott karbonátokból is jut szén, amelyek feltehetően nagyon régiek és ennek következtében hiányos szén-14 izotópban, így az eljárás kevésbé megbízható ilyen növények esetén, valamit olyan állatokból származó mintáknál, amelyeknek ilyen növények voltak a táplálékláncában.

[szerkesztés] Források

  1. COSMIC BACKGROUND REDUCTION IN THE RADIOCARBON MEASUREMENT BY SCINTILLATION SPECTROMETRY AT THE UNDERGROUND LABORATORY OF GRAN SASSO
  2. Manning, M.R., and W.H. Melhuish. 1994. Atmospheric 14C record from Wellington. In Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A.
  3. Levin, I., B. Kromer, H. Schoch-Fischer, M. Bruns, M. Münnich, D. Berdau, J.C. Vogel, and K.O. Münnich, 1994. δ14CO2 record from Vermunt. In Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A.
  4. Radiocarbon Dating, Utrehti Egyetem

[szerkesztés] Külső hivatkozások