Радиоактивно разпадане

Известно е, че всички прости радиоактивни процеси следват намаляващ експоненциален закон. Полуживотът или полуживотът се дефинира като времето, което трябва да изтече преди половината от атомите, които го образуват, да се разпаднат от дадена маса изотоп.

разпадане

Ако представим в графика броя N атоми, които са останали от първоначална популация N0, ще видим, че след период на полуразпад популацията е намалена наполовина (N = N0/2). След втори полуживот популацията е намалена до половината от половината, т.е. до четвъртата част (N = N0/4) и т.н. (ако са изтекли 10 полуживота, ще има N0/1024 пъти първоначално).

Получената графика отговаря на уравнението:

където λ = ln2/τ 1/2 е вероятността за разпад за единица време.

Въглерод-14 полезност за археологическо датиране

Въз основа на този феномен, Либи през 1949 г. предлага използването на 14 С за датиране на археологически останки, което му носи Нобелова награда за химия през 1960 г.

Ако първоначалната активност от 14 ° С, активността от 14 ° С на пробата и полуживотът от 14 ° С са известни, възможно е да се знае колко време е изтекло от датата на смъртта на организма. Тъй като полуживотът на 14 C е 5730 години, когато изтече полуживот (5730 години), останките ще имат половината от първоначалните 14 C, ако са изтекли два полуживота (11 460 години), останките ще имат половината от половината, т.е. четвърт от първоначалните 14 C и така нататък (ако са изтекли 10 полуживота (57 300 години), останките ще имат само 0,1% от първоначалните 14 C).

Въглерод-14 ограничения

Тази методология обаче има определени ограничения, които трябва да бъдат разгледани и коригирани:

- The принцип на едновременност, За които концентрацията от 14 С е равна във всякакви две точки на планетата за даден момент, това не е вярно. Тази концентрация е малко по-ниска в Южното полукълбо, поради по-голямата площ на морската повърхност и изчислените дати ще бъдат малко по-стари от тези в Северното полукълбо.

- Някои медии, като морската среда, оказват инерционен ефект по отношение на обмена на газ. Следователно дълбоките води са повече стар поради съдържанието му в разтворени 14 С от повърхностните слоеве, където взаимодействието с въздуха е по-голямо. На тези места, където се извършва изкачване и обмен с дълбоки води, пробите ще стареят.

- Химичното поведение на различните изотопи на въглерода не е абсолютно същото. При растенията т.нар изотопно фракциониране, чрез които по време на процеса на фотосинтеза се задават различни пропорции от 12 С и 13 С, което поражда подмладяване от пробите, ако този фактор не се вземе предвид.


- Всяко замърсяване със съвременни източници на въглерод (например чрез атака от микроорганизми) подмладява пробата, значително, ако се използва много малко количество. Пробите трябва да бъдат добре почистени преди анализ.
- Настоящата стойност на времето на полуразпад от 14 С се изчислява като 5730 години. Оригиналът, получен от Либи (на 5568 години), все още се използва за поддържане на последователност в резултатите.