Radioaktív bomlás

Minden egyszerű radioaktív folyamatról ismert, hogy csökkenő exponenciális törvényt követ. A felezési időt vagy felezési időt az az idő határozza meg, amelynek el kell telnie, mielőtt az azt alkotó atomok fele szétesne egy adott izotóptömegből.

radioaktív

Ha grafikonon ábrázoljuk a kezdeti N0 populációból megmaradt N atomok számát, akkor azt látjuk, hogy egy felezési idő után a populáció a felére csökkent (N = N0/2). Egy második felezési idő után a népesség a felének a felére, vagyis a negyedik részére csökkent (N = N0/4), és így tovább (ha eltelt 10 felezési idő, akkor N0/A kezdeti 1024-szerese).

A kapott grafikon illeszkedik az egyenlethez:

ahol λ = ln2/τ 1/2 az időegységenkénti bomlási valószínűség.

Carbon-14 segédprogram régészeti datáláshoz

E jelenség alapján Libby 1949-ben javasolta a 14 C használatát a régészeti maradványok datálásához, amivel 1960-ban kémiai Nobel-díjat kapott.

Ha a kezdeti 14 C aktivitás, a minta 14 C aktivitása és a 14 C felezési ideje ismert, akkor lehet tudni, hogy mennyi idő telt el a szervezet halálának időpontja óta. Mivel a 14 C felezési ideje 5730 év, amikor a felezési ideje lejárt (5730 év), a maradványoknak a kezdeti 14 C fele lesz, ha két felezési ideje letelt (11 460 év), akkor a maradványok a fele fele, azaz a kezdeti 14 C negyede és így tovább (ha 10 felezési ideje letelt (57 300 év), a maradványoknak csak a kezdeti 14 C 0,1% -a lesz).

Szén-14 korlátozások

Ennek a módszertannak azonban vannak bizonyos korlátai, amelyeket figyelembe kell venni és ki kell javítani:

- A egyidejűség elve, Amelyekre a 14 C koncentráció a bolygó bármely két pontjában megegyezik egy adott pillanatra, az nem igaz. Ez a koncentráció valamivel alacsonyabb a déli féltekén, a tengerfelszín nagyobb kiterjedése miatt, és a számított dátumok valamivel idősebbek lesznek, mint az északi féltekén.

- Bizonyos közegek, például a tengeri környezet inerciális hatást gyakorolnak a gázcserére. Ezért a mély vizek több régi oldott 14 C-os tartalma miatt, mint a felszíni rétegek, ahol nagyobb a kölcsönhatás a levegővel. Azokon a helyeken, ahol az emelkedés és a mély vizekkel való csere zajlik, a minták elöregednek.

- A szén különböző izotópjainak kémiai viselkedése nem teljesen azonos. A növényekben az ún izotópos frakcionálás, amellyel a fotoszintézis során különböző 12 C és 13 C arányokat állítanak be, ami megalapozza fiatalítások a mintákból, ha ezt a tényezőt nem veszik figyelembe.


- Bármely korabeli szénforrással történő szennyeződés (például mikroorganizmusok támadásával) megfiatalodik a minta, jelentősen, ha nagyon kis mennyiséget használnak. A mintákat az elemzés előtt alaposan meg kell tisztítani.
- A 14 C felezési idő aktuális értékét 5730 évnek számítják. Azonban a Libby által megszerzett eredetit (5568 év) továbbra is az eredmények konzisztenciájának fenntartása érdekében használják.