Thứ Hai, 27 tháng 7, 2020

How Carbon-14 Dating Works/Cách thức tính niên đại C14


How Carbon-14 Dating Works/Cách thức tính niên đại C14
(dịch)
Bạn có thể đã nhìn thấy hoặc đọc những câu chuyện tin tức về các cổ vật hấp dẫn. Trong một cuộc khai quật khảo cổ, một mảnh công cụ bằng gỗ được khai quật và nhà khảo cổ cho rằng công cụ đó đã 5.000 năm tuổi. Một xác ướp trẻ em được tìm thấy ở Andes và nhà khảo cổ học nói rằng đứa trẻ đã sống cách đây hơn 2.000 năm. Làm thế nào để các nhà khoa học biết niên đại của một hiện vật hoặc di thể người? Họ sử dụng phương pháp nào và làm thế nào để các phương pháp này hoạt động? Trong bài viết này, chúng tôi sẽ kiểm tra các phương pháp mà các nhà khoa học sử dụng phóng xạ để xác định tuổi (chết và chôn vùi) của các vật thể, đáng chú ý nhất là niên đại carbon-14.
Phương pháp xác định niên đại C14 là xác định tuổi (thời điểm ngừng sinh trưởng) của một số di vật, di thể khảo cổ học có nguồn gốc sinh học lên tới khoảng 50.000 năm tuổi. PP được sử dụng trong việc tính niên đại với những loại hiện vật như xương, vải, gỗ và sợi thực vật ... được tạo ra trong quá khứ bởi các hoạt động của con người.

C14 đã được tạo ra bằng cách nào (hình)

Hình minh họa cách thức các cơ thể sống hấp thụ C14 từ khí quyển và quá trình phân rã khi chết.
Các tia vũ trụ đi vào bầu khí quyển trái đất với số lượng lớn mỗi ngày. Chẳng hạn, mỗi người bị khoảng nửa triệu tia vũ trụ tấn công mỗi giờ. Không có gì lạ khi một tia vũ trụ va chạm với một nguyên tử trong khí quyển, tạo ra một tia vũ trụ thứ cấp dưới dạng neutron năng lượng và cho các neutron năng lượng này va chạm với các nguyên tử nitơ. Khi neutron va chạm, một nguyên tử nitơ-14 (bảy proton, bảy neutron) biến thành nguyên tử carbon-14 (sáu proton, tám neutron) và nguyên tử hydro (một proton, không neutron). Carbon-14 là chất phóng xạ, có chu kỳ bán rã khoảng 5.700 năm.
Carbon-14 trong các cơ thể sống
Các nguyên tử carbon-14 mà các tia vũ trụ tạo ra kết hợp với oxy tạo thành carbon dioxide mà thực vật hấp thụ tự nhiên và kết hợp với sợi thực vật bằng quá trình quang hợp. Động vật và con người ăn thực vật và cũng hấp thụ carbon-14. Tỷ lệ carbon chuẩn  (carbon-12) so với carbon-14 trong không khí và trong mọi sinh vật tại bất kỳ thời điểm nào là gần như không đổi. Có thể một trong một nghìn tỷ nguyên tử carbon là carbon-14. Các nguyên tử carbon-14 luôn bị phân rã, nhưng chúng được thay thế bằng các nguyên tử carbon-14 mới với tốc độ không đổi. Tại thời điểm này, cơ thể bạn có một tỷ lệ nhất định các nguyên tử carbon-14, và tất cả các loài thực vật và động vật sống đều có cùng tỷ lệ đó.
Tính niên đại di vật/di thể
Ngay khi một sinh vật sống chết đi, nó sẽ ngừng hấp thụ carbon mới. Tỷ lệ carbon-12 so với carbon-14 tại thời điểm chết cũng giống như mọi sinh vật sống khác, nhưng carbon-14 phân rã và không được thay thế. Carbon-14 phân rã với chu kỳ bán rã 5.700 năm, trong khi lượng carbon-12 không đổi trong mẫu. Bằng cách xem xét tỷ lệ carbon-12 so với carbon-14 trong mẫu và so sánh nó với tỷ lệ trong cơ thể sống, có thể xác định thời điểm chết của một sinh vật khá chính xác.

Công thức tính tuổi của mẫu bằng cách xác định niên đại bằng carbon-14 là:

t = [ln (Nf / Không) / (-0.693)] x t1 / 2t = [ln (Nf / Không) / (-0.693)] x t1 / 2Trong đó ln là logarit tự nhiên, Nf / No là phần trăm của carbon-14 trong mẫu so với lượng trong mô sống và t1 / 2 là chu kỳ bán rã của carbon-14 (5.700 năm).
Vì vậy, nếu chúng ta có một di vật/di thể có 10% carbon-14 so với mẫu sống, thì di vật/di thể đó sẽ là:
t = [ln (0.10) / (-0.693)] x 5.700 năm
t = [(-2.303) / (-0.693)] x 5.700 năm
t = [3.323] x 5.700 năm
t = 18.940 tuổi
Vì chu kỳ bán rã của carbon-14 là 5.700 năm, nên PP tính hàm lượng C14 chỉ đáng tin cậy để xác định với các vật thể có tuổi khoảng 60.000 năm.
Tuy nhiên, nguyên tắc xác định niên đại carbon-14 cũng áp dụng cho các đồng vị khác. Kali-40 là một nguyên tố phóng xạ khác được tìm thấy tự nhiên trong cơ thể sống và có chu kỳ bán rã 1,3 tỷ năm. Các đồng vị phóng xạ hữu ích khác để xác định niên đại phóng xạ bao gồm Uranium -235 (chu kỳ bán rã = 704 triệu năm), Uranium -238 (chu kỳ bán rã = 4,5 tỷ năm), Thorium-232 (chu kỳ bán rã = 14 tỷ năm) và Rubidium-87 (chu kỳ bán rã = 49 tỷ năm).


Việc sử dụng các đồng vị phóng xạ khác nhau cho phép xác định niên đại của các mẫu sinh học và địa chất với độ chính xác cao. Tuy nhiên, pp xác định bằng đồng vị phóng xạ có thể không hoạt động tốt trong tương lai. Bất cứ sinh vật chết sau những năm 1940, khi bom hạt nhân, lò phản ứng hạt nhân và các vụ thử hạt nhân ngoài trời bắt đầu thay đổi mọi thứ, sẽ khó được cập nhật chính xác.


Lâm Thị Mỹ Dung dịch

Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét