Apakah kencan radiokarbon?

Sinar kosmik mengebom atmosfer bumi, mewujudkan isotop karbon yang tidak stabil. Isotop ini membolehkan saintis mempelajari usia benda yang pernah hidup. Imej melalui Ethan Siegel / Simon Swordy / NASA.

Kencan Radiokarbon adalah teknik yang digunakan oleh saintis untuk mempelajari umur spesimen biologi - contohnya, artifak arkeologi kayu atau sisa manusia kuno - dari masa lalu yang jauh. Ia boleh digunakan pada objek yang berusia kira-kira 62, 000 tahun. Inilah cara ia berfungsi.

Apakah isotop?

Untuk memahami tarikh temu janji radiokarbon, anda perlu memahami perkataan isotop tersebut terlebih dahulu.

Isotop adalah ahli sains yang menamakan dua atau lebih bentuk unsur yang sama. Sekiranya anda dapat melihat atom dua isotop yang berlainan, anda akan mendapati jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeza dalam inti atau teras atom.

Maka ada perbezaan dalam jisim atom relatif dua isotop. Tetapi mereka masih mempunyai sifat kimia yang sama. Atom karbon adalah atom karbon adalah atom karbon ...

Walaupun bilangan proton tidak dapat berubah, bilangan neutron boleh berubah sedikit di setiap atom. Atom unsur yang sama yang mempunyai bilangan neutron yang berlainan dipanggil isotop. Berikut adalah contoh menggunakan atom yang paling mudah, hidrogen. Kencan Radiokarbon menggunakan isotop-elemen karbon. Imej melalui kelas sains kelas 8 Mr Gotney.

Kencan Radiokarbon menggunakan isotop karbon.

Kencan Radiokarbon bergantung kepada isotop karbon karbon-14 dan karbon-12. Para saintis sedang mencari nisbah kedua-dua isotop dalam sampel.

Kebanyakan karbon di Bumi wujud sebagai isotop karbon yang sangat stabil, dengan jumlah yang sangat kecil sebagai karbon-13.

Karbon-14 adalah isotop karbon yang tidak stabil yang akhirnya akan reput pada kadar yang diketahui untuk menjadi karbon-12.

Sinar kosmik - zarah tenaga tinggi dari luar sistem suria - membombardir atmosfera bumi secara berterusan, dalam proses mewujudkan karbon tidak stabil-14. Karbon-14 dianggap sebagai isotop radioaktif karbon. Kerana ia tidak stabil, karbon-14 akhirnya akan mereput kembali ke isotop karbon-12. Kerana pengeboman sinar kosmik agak malar, terdapat nisbah karbon-14 hingga karbon-12 yang hampir-hampir tetap di atmosfer bumi.

Organisma di dasar rantaian makanan yang photosynthesize - contohnya, tumbuhan dan alga - menggunakan karbon di atmosfer bumi. Mereka mempunyai nisbah yang sama karbon-14 hingga karbon-12 sebagai atmosfera, dan nisbah yang sama kemudiannya membawa rantaian makanan ke arah pemangsa puncak, seperti jerung.

Tetapi apabila pertukaran gas dihentikan, sama ada di bahagian tertentu badan seperti dalam deposit tulang dan gigi, atau apabila seluruh organisma mati, nisbah karbon-14 hingga karbon-12 mula berkurangan. Karbon tidak stabil-14 secara beransur-ansur melarutkan karbon-12 pada kadar yang mantap.

Dan itulah kunci untuk dating radiokarbon. Para saintis mengukur nisbah isotop karbon untuk dapat menganggarkan sejauh mana sampel biologi aktif atau hidup.

Plot ini menunjukkan tahap karbon-14 di atmosfera seperti yang diukur di New Zealand (merah) dan Austria (hijau), mewakili Selatan dan Utara Hemispheres, masing-masing. Ujian nuklear di atas hampir dua kali ganda jumlah karbon-14 di atmosfera. Itulah sebabnya pengujian nuklear di atas tanah diharamkan. Anak panah hitam menunjukkan apabila Perjanjian Pengesahan Ujian Separa telah diberlakukan yang mengharamkan ujian nuklear di atas tanah. Imej melalui Hokanomono melalui Wikimedia Commons.

Satu jenis khas radiokarbon dating: Bom radiokarbon dating.

Seperti yang kita katakan di atas, nisbah carbon-14 hingga carbon-12 di atmosfera kekal hampir berterusan. Ia tidak semestinya berterusan disebabkan oleh beberapa pemboleh ubah yang mempengaruhi tahap sinar kosmik yang mencapai atmosfera, seperti kekuatan berfluktuasi medan magnet Bumi, kitaran solar yang mempengaruhi jumlah sinaran kosmik memasuki sistem suria, perubahan iklim dan aktiviti manusia. Antara peristiwa penting yang menyebabkan kenaikan sementara tetapi ketara dalam karbon karbon-14 hingga nisbah carbon-12 adalah atmosfera pengeboman ujian nuklear di dua dekad berikutan Perang Dunia II.

Kencan radiokarbon bom adalah istilah untuk dating radiokarbon berdasarkan timestamps yang ditinggalkan oleh letupan nuklear di atas tanah, dan ia amat berguna untuk meletakkan usia mutlak pada organisma yang hidup melalui peristiwa tersebut. Dalam Cerita Kosmik Karbon-14 Ethan Siegel menulis:

Satu-satunya fluktuasi utama [dalam karbon-14] yang kita ketahui telah berlaku ketika kita mula meletupkan senjata nuklear di udara terbuka, kembali pada pertengahan abad ke-20. Jika anda pernah tertanya-tanya mengapa ujian nuklear kini dilakukan di bawah tanah, inilah sebabnya.

Kebanyakan radiokarbon dating hari ini dilakukan dengan menggunakan spektrometer massa pemecut, satu instrumen yang secara langsung mengira bilangan karbon-14 dan karbon-12 dalam sampel.

Keterangan terperinci tentang kencan radiokarbon tersedia di laman web pemeriksaan radiokarbon Wikipedia.

Bottom line: Radiocarbon dating adalah teknik yang digunakan para saintis untuk mempelajari umur spesimen biologi dari masa lalu.