Hur Carbon-14 Dating fungerar

Du har förmodligen sett eller läst nyheter om fascinerande antika artefakter. Vid en arkeologisk utgrävning, en bit träverktyg grävs upp och arkeologen finner att det är 5, 000 år gammal. En mammamamma finns högt uppe i Anderna och arkeologen säger att barnet levde mer än två, 000 år sedan. Hur vet forskare hur gammalt ett föremål eller mänskliga rester är? Vilka metoder använder de och hur fungerar dessa metoder? I den här artikeln, vi kommer att undersöka de metoder som forskare använder radioaktivitet för att bestämma föremålens ålder, framför allt kol-14 dejting .

Kol-14-datering är ett sätt att bestämma åldern för vissa arkeologiska artefakter av biologiskt ursprung upp till cirka 50, 000 år gammal. Det används för att dejta saker som ben, trasa, trä- och växtfibrer som skapades under det relativt senaste förflutna av mänskliga aktiviteter.

Hur Carbon-14 är tillverkat

Kosmiska strålar gå in i jordens atmosfär i stort antal varje dag. Till exempel, varje person drabbas av ungefär en halv miljon kosmiska strålar varje timme. Det är inte ovanligt att en kosmisk stråle kolliderar med en atom i atmosfären, skapa en sekundär kosmisk stråle i form av en energisk neutron, och för att dessa energiska neutroner skulle kollidera med kväveatomer. När neutronen krockar, ett kväve-14 (sju protoner, sju neutroner) atom förvandlas till en kol-14 atom (sex protoner, åtta neutroner) och en väteatom (en proton, noll neutroner). Kol-14 är radioaktivt, med en halveringstid på cirka 5, 700 år.

För mer information om kosmiska strålar och halveringstid, liksom processen med radioaktivt sönderfall, se Hur kärnstrålning fungerar.

Kol-14 i levande saker

De kol-14 atomer som kosmiska strålar skapar kombineras med syre för att bilda koldioxid, vilka växter absorberar naturligt och införlivas i växtfibrer genom fotosyntes. Djur och människor äter växter och tar upp kol-14 också. Förhållandet mellan normalt kol (kol-12) och kol-14 i luften och i allt levande vid varje given tidpunkt är nästan konstant. Kanske är en av en biljon kolatomer kol-14. Kol-14-atomerna förfaller alltid, men de ersätts av nya kol-14 atomer med en konstant hastighet. I detta ögonblick, din kropp har en viss andel kol-14 atomer i den, och alla levande växter och djur har samma procentandel.

Dating en fossil

Så snart en levande organism dör, det slutar ta upp nytt kol. Förhållandet mellan kol-12 och kol-14 vid dödsögonblicket är detsamma som alla andra levande varelser, men kol-14 förfaller och ersätts inte. Kol-14 förfaller med sin halveringstid på 5, 700 år, medan mängden kol-12 förblir konstant i provet. Genom att titta på förhållandet mellan kol-12 och kol-14 i provet och jämföra det med förhållandet i en levande organism, det är möjligt att bestämma åldern för en tidigare levande varelse ganska exakt.

En formel för att beräkna hur gammalt ett prov är genom kol-14-datering är:

t =[ln (Nf/No)/(-0.693)] x t1/2

t =[ln (N _f /N _o ) / (-0.693)] x t _1/2

där ln är den naturliga logaritmen, N _f /N _o är procentandelen kol-14 i provet jämfört med mängden i levande vävnad, och t _1/2 är halveringstiden för kol-14 (5, 700 år).

Så, om du hade en fossil som hade 10 procent kol-14 jämfört med ett levande prov, då skulle det fossila vara:

t =[ln (0,10) / (-0,693)] x 5, 700 år

t =[(-2.303) / (-0.693)] x 5, 700 år

t =[3.323] x 5, 700 år

t =18, 940 år gammal

Eftersom halveringstiden för kol-14 är 5, 700 år, det är bara tillförlitligt för dating objekt upp till cirka 60, 000 år gammal. Dock, principen om kol-14-datering gäller också andra isotoper. Kalium-40 är ett annat radioaktivt element som finns naturligt i din kropp och har en halveringstid på 1,3 miljarder år. Andra användbara radioisotoper för radioaktiv datering inkluderar uran -235 (halveringstid =704 miljoner år), Uran -238 (halveringstid =4,5 miljarder år), Thorium-232 (halveringstid =14 miljarder år) och Rubidium-87 (halveringstid =49 miljarder år).

Användningen av olika radioisotoper möjliggör datering av biologiska och geologiska prover med hög noggrannhet. Dock, radioisotopdejting kanske inte fungerar så bra i framtiden. Allt som dör efter 1940 -talet, när kärnkraftsbomber, kärnreaktorer och kärnkraftsprov utomhus började förändra saker, kommer att vara svårare att datera exakt.

Ursprungligen publicerat:3 oktober, 2000

Vanliga frågor om Carbon-14 Dating

Hur exakt är kol-14-datering?

Tekniska framsteg har gjort det möjligt att datera föremål och material så att det bara är avstängt med några decennier, som mest.

Hur används kol-14 för att datera fossiler?

Alla levande saker absorberar kol från atmosfären, inklusive en mängd radioaktivt kol-14. När växten eller djuret dör, det slutar absorbera kol. Men det radioaktiva kol-14 som det har ackumulerat fortsätter att förfalla. Forskare kan mäta mängden kol-14 som finns kvar och uppskatta hur länge sedan växten eller djuret dog.

Var finns kol-14?

Alla levande saker absorberar kol från atmosfären, inklusive en mängd radioaktivt kol-14. Det finns mestadels i atmosfärisk koldioxid eftersom det är där det ständigt produceras av kollisioner mellan kväveatomer och kosmiska strålar.

Vilka saker kan kol-14-datering användas till?

Kol-14-datering kan användas för att bestämma åldern på allt från ben och växtfibrer, till trä och pollen.

Är kol-14 skadligt för människor?

Nej. Även stor, extern exponering för mängder av isotopen utgör ingen risk för människor. Strålningen tränger knappast igenom det yttersta hudlagret på kroppen.