• węgiel-14 jest słabo radioaktywnym izotopem węgla; znany również jako radiowęglowy, jest izotopowym chronometrem.
• datowanie C-14 ma zastosowanie tylko do materiałów organicznych i niektórych nieorganicznych (Nie dotyczy metali).
• proporcjonalne liczenie gazu, liczenie scyntylacji cieczy i spektrometria mas akceleratora to trzy główne metody datowania radiowęglowego.

co to jest datowanie radiowęglowe?

datowanie radiowęglowe jest metodą, która zapewnia obiektywne szacunki wieku materiałów na bazie węgla, które pochodzą z żywych organizmów. 1 Wiek można oszacować, mierząc ilość węgla-14 obecnego w próbce i porównując ją z międzynarodową normą referencyjną.

wpływ techniki datowania radiowęglowego na współczesnego człowieka uczynił ją jednym z najważniejszych odkryć XX wieku. Żadna inna metoda naukowa nie zdołała zrewolucjonizować rozumienia człowieka nie tylko jego teraźniejszości, ale także wydarzeń, które wydarzyły się tysiące lat temu. Archeologia i inne nauki humanistyczne wykorzystują datowanie radiowęglowe do udowodnienia lub obalenia teorii. Z biegiem lat datowanie węglem 14 znalazło również zastosowanie w geologii, hydrologii, geofizyce, naukach o atmosferze, Oceanografii, paleoklimatologii, a nawet biomedycynie.

podstawowe zasady datowania węgla

Radiowęglowodór (węgiel 14) jest izotopem pierwiastka węgla, który jest niestabilny i słabo radioaktywny. Stabilnymi izotopami są węgiel 12 i węgiel 13.

węgiel 14 jest nieustannie formowany w górnej atmosferze przez działanie neutronów promieniowania kosmicznego na atomy azotu 14. Szybko utlenia się w powietrzu, tworząc dwutlenek węgla I wchodzi w globalny cykl węglowy.

Rośliny i zwierzęta asymilują węgiel 14 z dwutlenku węgla przez całe życie. Kiedy umierają, przestają wymieniać węgiel z biosferą, a ich zawartość węgla 14 zaczyna się zmniejszać w tempie określonym przez prawo rozpadu radioaktywnego.

datowanie radiowęglowe jest zasadniczo metodą przeznaczoną do pomiaru pozostałej radioaktywności.

pomiar Radiowęglowodoru – AMS vs Datowanie radiometryczne

istnieją trzy główne techniki stosowane do pomiaru zawartości węgla 14 W dowolnej danej próbce— proporcjonalne liczenie gazu, liczenie scyntylacji cieczy i spektrometria mas akceleratora.

proporcjonalne liczenie gazu to konwencjonalna technika datowania radiometrycznego, która liczy cząstki beta emitowane przez daną próbkę. Cząstki Beta są produktami rozpadu radiowęglowego. W tej metodzie próbka węgla jest najpierw przekształcana w gazowy dwutlenek węgla przed pomiarem w licznikach proporcjonalnych do gazu.

liczenie scyntylacyjne cieczy jest kolejną techniką datowania radiowęglowego, która była popularna w latach 60. XX wieku.w tej metodzie próbka jest w postaci płynnej i dodaje się scyntylator. Ten scyntylator wytwarza błysk światła, gdy wchodzi w interakcję z cząstką beta. Fiolka z próbką jest przekazywana między dwoma fotopowielaczami i tylko wtedy, gdy oba urządzenia rejestrują błysk światła, który jest liczony.

Accelerator mass spectrometry (AMS) jest nowoczesną metodą datowania radiowęglowego, która jest uważana za bardziej efektywny sposób pomiaru zawartości radiowęglowej w próbce. W tej metodzie zawartość węgla 14 jest bezpośrednio mierzona w stosunku do obecnego węgla 12 i węgla 13. Metoda nie liczy cząstek beta, ale liczbę atomów węgla obecnych w próbce i proporcję izotopów.

materiały Datowalne Carbon-14

nie wszystkie materiały mogą być datowane radiowęglowo. Większość, jeśli nie wszystkie, związków organicznych można datować. Niektóre substancje nieorganiczne, takie jak aragonit skorupy, mogą być również datowane tak długo, jak długo powstanie minerału wiąże się z asymilacją węgla 14 w równowadze z atmosferą.

próbki datowane radiowęglowo od momentu powstania metody obejmują węgiel drzewny, Drewno, gałązki, nasiona, kości, muszle, skórę, torf, błoto jeziorne, glebę, włosy, ceramikę, pyłki, malowidła ścienne, Korale, pozostałości krwi, tkaniny, papier lub pergamin, żywice i wodę, między innymi.

fizyczne i chemiczne wstępne obróbki są wykonywane na tych materiałach w celu usunięcia ewentualnych zanieczyszczeń przed analizą ich zawartości radiowęglowej.

standardy datowania węgla

wiek radiowęglowy pewnej próbki o nieznanym wieku można określić, mierząc zawartość węgla 14 i porównując wynik z aktywnością węgla 14 w próbkach nowoczesnych i tła.

głównym nowoczesnym standardem stosowanym przez laboratoria datowania radiowęglowego był kwas szczawiowy, który otrzymałem z National Institute of Standards and Technology w Maryland. Kwas szczawiowy pochodzi z buraków cukrowych w 1955 roku. Około 95% aktywności radiowęglowej kwasu szczawiowego I jest równe mierzonej aktywności radiowęglowej bezwzględnego wzorca radiowęglowego-drewna w 1890 roku.

kiedy zapasy kwasu szczawiowego i zostały prawie w pełni zużyte, inny standard powstał z uprawy francuskiej melasy buraczanej z 1977 roku. Udowodniono, że nowy standard, kwas szczawiowy II, ma tylko niewielką różnicę w stosunku do kwasu szczawiowego i pod względem zawartości radiowęglowodorów. Z biegiem lat opracowano inne wtórne standardy radiowęglowe.

aktywność radiowęglowa materiałów w tle jest również określana w celu usunięcia jej udziału z wyników uzyskanych podczas analizy próbki. Mierzy się aktywność radiowęglową tła, a uzyskane wartości odejmuje się od wyników datowania radiowęglowego próbki. Próbki tła analizowane są zwykle geologiczne w pochodzeniu nieskończonego wieku, takich jak węgiel, węgiel brunatny i wapień.

pomiary datowania węgla 14

pomiar radiowęglowy jest określany jako konwencjonalny wiek radiowęglowy (CRA). Konwencje CRA obejmują (a) zastosowanie okresu półtrwania Libby, (b) zastosowanie kwasu szczawiowego I lub II lub dowolnego odpowiedniego wzorca wtórnego jako nowoczesnego wzorca radiowęglowego, (c) korektę frakcjonowania izotopowego próbki do znormalizowanej lub podstawowej wartości -25,0 na mililitr w stosunku do stosunku węgla 12/węgla 13 w standardzie węglanowym VPDB-kredowe formowanie belemnitu w Peedee w Karolinie Południowej, (d) zerowe BP (wcześniej obecne) jest zdefiniowane jako AD 1950 i (e) założenie, że globalne poziomy radiowęglowe są stałe.

błędy Standardowe są również zgłaszane w wyniku datowania radiowęglowego, stąd wartości”±”. Wartości te zostały wyprowadzone za pomocą środków statystycznych.

pionier datowania radiowęglowego

amerykański chemik fizyczny Willard Libby poprowadził zespół naukowców w epoce po ii Wojnie Światowej w celu opracowania metody, która mierzy aktywność radiowęglową. Uważa się go za pierwszego naukowca, który zasugerował, że niestabilny izotop węgla zwany radiowęglem lub węglem 14 może istnieć w żywej materii.

Mr. Libby i jego zespół naukowców byli w stanie opublikować artykuł podsumowujący pierwsze wykrycie radiowęglowodoru w próbce organicznej. To także pan Libby po raz pierwszy zmierzył szybkość rozpadu radiowęglanu i ustalił 5568 lat ± 30 lat jako okres półtrwania.

w 1960 roku Pan Libby otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w uznaniu jego wysiłków na rzecz rozwoju datowania radiowęglowego.

1. American Chemical Society National Historical Chemical Landmarks. Discovery of Radiocarbon Dating (ang.). [dostęp 31 października 2017].
2. Sheridan Bowman, Datowanie Radiowęglowe: Interpreting the Past (1990), University of California Press

dalsze czytanie:

Spektrometria Mas akceleratora Datowanie radiowęglowe
Kalibracja węgla 14 wyniki datowania
Datowanie radiowęglowe i węgiel bombowy