Sådan fungerer Carbon-14 Dating

Du har sikkert set eller læst nyhedshistorier om fascinerende gamle artefakter. Ved en arkæologisk udgravning, et stykke træværktøj er fundet frem, og arkæologen finder det at være 5, 000 år gammel. En barnemumie findes højt i Andesbjergene, og arkæologen siger, at barnet levede mere end 2, 000 år siden. Hvordan ved forskere, hvor gamle et objekt eller menneskelige rester er? Hvilke metoder bruger de, og hvordan fungerer disse metoder? I denne artikel, vi vil undersøge de metoder, hvormed forskere bruger radioaktivitet til at bestemme objektets alder, især carbon-14 dating .

Carbon-14-datering er en måde at bestemme alderen på visse arkæologiske artefakter af biologisk oprindelse op til omkring 50, 000 år gammel. Det bruges til at date ting som knogler, klæde, træ- og plantefibre, der blev skabt i den relativt nylige fortid ved menneskelige aktiviteter.

Sådan fremstilles Carbon-14

Kosmiske stråler komme ind i jordens atmosfære i stort antal hver dag. For eksempel, hver person rammes af omkring en halv million kosmiske stråler hver time. Det er ikke ualmindeligt, at en kosmisk stråle kolliderer med et atom i atmosfæren, skabe en sekundær kosmisk stråle i form af en energisk neutron, og for at disse energiske neutroner kolliderer med nitrogenatomer. Når neutronen støder sammen, et nitrogen-14 (syv protoner, syv neutroner) atom bliver til et carbon-14 atom (seks protoner, otte neutroner) og et hydrogenatom (en proton, nul neutroner). Carbon-14 er radioaktivt, med en halveringstid på cirka 5, 700 år.

For mere information om kosmiske stråler og halveringstid, såvel som processen med radioaktivt henfald, se Sådan fungerer atomstråling.

Carbon-14 i levende ting

De carbon-14 atomer, som kosmiske stråler danner, kombineres med ilt for at danne kuldioxid, hvilke planter absorberer naturligt og inkorporerer i plantefibre ved fotosyntese. Dyr og mennesker spiser planter og indtager også kulstof-14. Forholdet mellem normalt kulstof (kulstof-12) og kulstof-14 i luften og i alle levende ting på et givet tidspunkt er næsten konstant. Måske er et ud af en billion kulstofatomer carbon-14. Kulstof-14-atomerne forfalder altid, men de bliver erstattet af nye carbon-14 atomer med en konstant hastighed. I dette øjeblik, din krop har en vis procentdel af carbon-14 atomer i sig, og alle levende planter og dyr har samme procentdel.

Dating en fossil

Så snart en levende organisme dør, det holder op med at optage nyt kulstof. Forholdet mellem kulstof-12 og kulstof-14 på dødstidspunktet er det samme som alle andre levende ting, men carbon-14 forfalder og udskiftes ikke. Carbon-14 henfalder med sin halveringstid på 5, 700 år, mens mængden af ​​carbon-12 forbliver konstant i prøven. Ved at se på forholdet mellem kulstof-12 og kulstof-14 i prøven og sammenligne det med forholdet i en levende organisme, det er muligt at bestemme alderen på en tidligere levende ting temmelig præcist.

En formel til at beregne, hvor gammel en prøve er ved carbon-14-datering, er:

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

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

hvor ln er den naturlige logaritme, N _f /N _o er procentdelen af ​​kulstof-14 i prøven sammenlignet med mængden i levende væv, og T _1/2 er halveringstiden for carbon-14 (5, 700 år).

Så, hvis du havde et fossil, der havde 10 procent kulstof-14 i forhold til en levende prøve, så ville det fossil være:

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 gammel

Fordi halveringstiden for carbon-14 er 5, 700 år, det er kun pålideligt til datingobjekter op til omkring 60, 000 år gammel. Imidlertid, princippet om carbon-14 dating gælder også for andre isotoper. Kalium-40 er et andet radioaktivt element, der naturligt findes i din krop og har en halveringstid på 1,3 milliarder år. Andre nyttige radioisotoper til radioaktiv datering inkluderer uran -235 (halveringstid =704 millioner år), Uran -238 (halveringstid =4,5 milliarder år), Thorium-232 (halveringstid =14 milliarder år) og Rubidium-87 (halveringstid =49 milliarder år).

Brugen af ​​forskellige radioisotoper tillader datering af biologiske og geologiske prøver med en høj grad af nøjagtighed. Imidlertid, radioisotopdating fungerer muligvis ikke så godt i fremtiden. Alt, hvad der dør efter 1940'erne, når atombomber, atomreaktorer og atomprøve i det fri begyndte at ændre ting, bliver sværere at date præcist.

Oprindeligt udgivet:3. okt. 2000

Ofte stillede spørgsmål om Carbon-14 Dating

Hvor præcis er carbon-14 dating?

Fremskridt inden for teknologi har gjort det muligt at datere objekter og materialer, så det kun er slukket med et par årtier, højst.

Hvordan bruges carbon-14 til at datere fossiler?

Alle levende ting optager kulstof fra atmosfæren, inklusive en mængde radioaktivt carbon-14. Når planten eller dyret dør, det holder op med at optage kulstof. Men den radioaktive kulstof-14, den har akkumuleret, fortsætter med at henfalde. Forskere kan måle mængden af ​​kulstof-14 tilbage og estimere, hvor længe siden planten eller dyret døde.

Hvor findes carbon-14?

Alle levende ting optager kulstof fra atmosfæren, inklusive en mængde radioaktivt carbon-14. Det findes mest i atmosfærisk kuldioxid, fordi det er dér, det konstant produceres ved kollisioner mellem nitrogenatomer og kosmiske stråler.

Hvilke ting kan carbon-14 dating bruges til?

Carbon-14-datering kan bruges til at bestemme alderen på alt fra knogler og plantefibre, til træ og pollen.

Er kulstof-14 skadeligt for mennesker?

Nej. Selv stor, ekstern eksponering for mængder af isotopen udgør ingen risiko for mennesker. Strålingen trænger næppe ind i det yderste hudlag på kroppen.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer atomstråling
• Sådan fungerer et atomkraftværk
• Sådan fungerer nuklearmedicin
• Sådan fungerer en atombombe
• Sådan fungerer Radon

Flere store links

• U.S. Geological Survey:Carbon-14 Technique
• NOVA:Hvor gamle er pyramiderne?
• Carbon dating
• A Science Odyssey:Dating -spillet
• U.S. Geological Survey's publikation "Geotime"