Was ist die Rolle des Kohlenstoffs 14 für Datumsermittlung
Kohlenstoff existiert in der Natur in Form von drei wichtigsten Isotope - C12, C13, sowohl wenn die stabil sind, und die C14 ist instabil oder radioaktiv. Der C12 stellt 98,89%, C13 - 1,11%, während C14 - stellt nur 0,00000000010%.
Dies bedeutet, dass ein Atom Kohlenstoff-14 in der Natur existiert für jeden 1.000.000.000.000 C12-Atome in lebendem Material.
Seit 14. Jh. ist instabil es zerfällt wieder in Stickstoff N14, von dem es in der oberen Atmosphäre gebildet wurde, und wie es zerfällt es gibt eine schwache Beta-Teilchen (b), oder Elektronen, die einen durchschnittlichen Energie 160keV besitzt. Der Zerfall kann gezeigt werden:
14C => 14N + b
Libby, Anderson und Arnold (1949) waren die ersten, die Geschwindigkeit dieses Zerfalls zu messen. Sie fanden, dass nach 5568 Jahre, die Hälfte der C14 in der ursprünglichen Probe zerfallen wird und haben nach dem anderen 5568 Jahre, die Hälfte davon verbleibende Material wird abgeklungen ist, haben und so weiter. Die Halbwertszeit (t 1 / 2) ist die Bezeichnung für diesen Wert die Libby bei 5568 ± 30 Jahren gemessen. Dies wurde bekannt als Libby Halbwertszeit.
Allerdings ist die Nutzung dieser phenonemon auf 50 begrenzt - 60 000 Jahre, dh 10 Halbwertszeiten. Nach 10 Halbwertszeiten, gibt es eine sehr geringe Menge von radioaktivem Kohlenstoff in einer Probe vorhanden. Ab etwa 50 bis 60 000 Jahre, dann ist die Grenze der Technik erreicht, und anderen radiometrischen Methoden verwendet werden müssen.
Die 14C ist in der oberen Atmosphäre durch die Wirkung der kosmischen Strahlung Neutronen auf Stickstoff 14 gebildet. Die Reaktion ist:
14N + n => 14C + p
Wobei n ein Neutron und p ein Proton.
Die 14C bildeten sich rasch zu 14CO2 oxidiert und tritt in die Erde pflanzlichen und tierischen Lebensweisen durch Photosynthese und der Nahrungskette.
Pflanzen und Tiere, die Kohlenstoff in biologischen Nahrungsketten nutzen aufnehmen 14C im Laufe ihres Lebens. Sie existieren im Gleichgewicht mit dem C14-Konzentration der Atmosphäre, das heißt, bleibt die Zahl der Atome C14 und nicht-radioaktive Kohlenstoffatome etwa die gleiche Zeit. Sobald eine Pflanze oder ein Tier stirbt, hören sie die metabolische Funktion der Kohlenstoff-Aufnahme, es gibt keine mehr Ansaugen von radioaktivem Kohlenstoff, nur Verfall.
Durch die Messung der C14-Konzentration oder Restradioaktivität einer Probe, deren Alter nicht bekannt ist, ist es möglich, die Zählrate oder die Anzahl der Zerfallsereignisse pro Gramm Kohlenstoff zu erhalten. Durch den Vergleich dieser mit modernen Ebenen der Aktivität und unter Verwendung der gemessenen Halbwertszeit wird es möglich, einen Termin für den Tod der Probe zu berechnen.
Libby und sein Team zunächst testete die Radiokarbon-Methode auf Proben aus prähistorischen Ägypten. Sie wählten Proben, deren Alter konnte unabhängig bestimmt werden. Eine Probe aus Akazienholz aus dem Grab des Pharaos Djoser der 3. Dynastie, 2700-2600 v. Chr. wurde erhalten und datiert. Libby Gründen, die seit der Halbwertszeit von C14 wurde 5568 Jahre, sie sollten eine C14-Konzentration von etwa 50%, was in lebenden Holz gefunden worden sei. Die Ergebnisse erhalten sie angedeutet dies der Fall war.
Die C14-Methode wurde und wird angewandt und genutzt werden in vielen, vielen verschiedenen Gebieten Hydrologie, atmosphärische Wissenschaften, Ozeanographie, Geologie, Paläoklimatologie, Archäologie und Biomedizin.
Spätere Messungen der Libby-Halbwertszeit angegeben waren es ca. 3% zu niedrig und eine genauere Halbwertszeit war 5730 ± 40 Jahren. Dies wird als die Cambridge-Halbwertszeit bekannt. (Zum Konvertieren einer "Libby" Alter zu einem Alter mit dem Cambridge-Halbwertszeit, muss man von 1,03 multiplizieren).
Libby erhielt den Nobelpreis für Chemie im Jahr 1960.
Radiokarbon Labs:
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