1950ndatel W.F. Libby ja teised (Chicago ülikool) töötasid välja meetodi orgaanilise materjali vanuse hindamiseks süsinik-14 lagunemiskiiruse põhjal. Carbon-14 dateeringut saab kasutada objektidel, mis ulatuvad mõnesaja aastast kuni 50 000 aastani.
Mis on süsinik-14?
Süsinik-14 tekib atmosfääris, kui kosmilise kiirguse neutronid reageerivad lämmastikuaatomid:
147N + 10n → 146C + 11H
Vaba süsinik, sealhulgas süsinik-14 Selle reaktsiooni käigus toodetud võib reageerida moodustumiseks süsinikdioksiid, õhu komponent. Atmosfääri süsinikdioksiid, CO2, püsikontsentratsiooni kontsentratsioon on umbes üks süsiniku-14 aatom iga 10 kohta12 süsiniku-12 aatomid. Elavad taimed ja taimi söövad loomad (nagu inimesed) võtavad süsihappegaasi sisse ja on sama 14C /12C suhe atmosfäärina.
Kui taim või loom sureb, lõpetab ta süsiniku sissevõtmise toidu või õhuna. radioaktiivne lagunemine juba olemasoleva süsiniku sisaldus hakkab muutma suhet 14C /12C. Mõõtes seda, kui palju suhet alandatakse, on võimalik anda hinnang, kui palju aega on möödunud taime või looma elamisest. Süsiniku-14 lagunemine on:
146C → 147N + 0-1e (poolestusaeg on 5720 aastat)
Näide probleemist
Surnumere kerimispaberist võetud paberijäägil leiti olevat a 14C /12C suhe 0,795 korda suurem kui tänapäeval elavates taimedes. Hinnake kerimise vanust.
Lahendus
pool elu süsinik-14 süsinikdioksiidi on teadaolevalt 5720 aastat. Radioaktiivne lagunemine on esimese astme kiirusprotsess, mis tähendab, et reaktsioon toimub vastavalt järgmisele võrrandile:
logi10 X0/ X = kt / 2,30
kus X0 on radioaktiivse materjali kogus nullhetkel, X on aja järel t järelejäänud kogus ja k on esimese järgu kiiruskonstant, mis on lagunemisprotsessis kasutatava isotoobi omadus. Decay määrad väljendatakse tavaliselt nende poolestusajaga esimese astme kiiruskonstandi asemel, kus
k = 0,683 / t1/2
nii et selle probleemi jaoks:
k = 0,683 / 5720 aastat = 1,21 x 10-4/year
logi X0 / X = [(1,21 x 10-4/ aasta] x t] / 2.30
X = 0,795 X0, nii et logi X0 / X = log 1,000 / 0,795 = log 1,26 = 0,100
seetõttu 0,100 = [(1,21 x 10-4/ aasta) x t] / 2.30
t = 1900 aastat