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.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét