碳-14

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碳14元素的一種具放射性同位素,於1940年2月27日有加州大学伯克利分校放射性实验室的马丁·卡门萨姆·鲁本首被發現。它是透過宇宙射線撞擊空氣中的原子所產生。碳-14原子核有6个质子和8个中子组成。其半衰期約為5,730±40年,衰變方式為β衰變,碳14原子轉變為-14原子。由于在有机材料中含有碳-14,因此根据它可以确定考古学,地质学和水文地质学样本的大致年代,其最大测算不超过6万年,而且没有参照的情况下誤差较大。

在地球上有99%的碳以碳-12的形式存在,有大约1%的碳以碳-13的形式存在,只有兆分之一(0.0000000001%)是碳-14,存在于大气中。

放射性碳定年法[编辑]

由於其半衰期達5,730年,且碳是有機物的元素之一,我們可以根據死亡生物體的體內殘餘碳-14成份來推斷它的存在年齡。生物在生存的時候,由於需要呼吸,其體內的碳14含量大致不變,生物死去後會停止呼吸,此時體內的碳-14開始減少。由於碳元素在自然界的各個同位素的比例一直都很穩定,人們可透過測量一件古物的碳14含量,來估計它的大概年齡。這種方法稱之為放射性碳定年法

这个方法估计的大气碳-14含量通过植物年轮(最多可推算到大约10000年前)或者洞穴堆积物(例如钟乳石,最多可推算到大约45000年前)来推算。根据这个推算(更确切的说)对比年轮和洞穴堆积物就可以建立起碳-14的年代变化模型,从而获得其它样本的年龄。

不過,碳-14測年法最大测算时间不超过6万年,而且所測得的年代有頗大的誤差。而且他的假定,即大氣中的碳-14濃度不會隨時間而改變,也與事實有落差。此外,碳-14測定法亦有可能受到火山爆發等自然因素影響,因为在火山喷发时将地下大量气体和物质带到大气中,从而影响碳-14在某区域大气中的含量。所以,若沒有其他年代測定方法(如:利用樹木的年輪)來檢訂,單單依賴碳-14的測年數據是完全不可靠的。随着现代工业的高速发展和大量化石燃料的应用,古代深藏地下的碳-14被排放到大气中并进入生物循环,放射性碳定年法的结果因此也十分容易受到干扰。

存在[编辑]

化石燃料中[编辑]

大多数人造材料(塑料)由化石燃料,诸如石油或者煤炭制成,其中包含着远古时期的碳-14。然而,石油蕴藏物中通常存有微量的碳-14,但所含的碳-14的量不稳定,误差范围可以从当时有机物中的1%到40000年之间碳-14曾经存在过的最高水平。这表明碳-14的浓度有可能会在自然界当中受到污染,例如细菌、地下放射性物质(例如,铀元素的衰变辐射)[1] 或其它的碳-14的二次制造源。现存的碳-14在其碳质原料的同位素特征中有机会受到生物源污染或地质岩层附近环境的放射性污染。

人体中[编辑]

在人体中,碳占整个身体质量的18%。生物体的每克碳内含有大约500亿个碳-14原子,其中每分钟大约有10个碳-14原子衰变。

参考文献[编辑]

  1. ^ Jull, A.J.T.; Barker, D., Donahue, D. J. Carbon-14 Abundances in Uranium Ores and Possible Spontaneous Exotic Emission from U-Series Nuclides. Meteorics. 1985年12月, 20: 676.  (abstract)

参考资料[编辑]

参看[编辑]

外部連結[编辑]