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日有加州大學伯克利分校放射性實驗室的馬丁·卡門薩姆·魯本首被發現。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個質子和8個中子組成。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。由於在有機材料中含有碳-14,因此根據它可以確定考古學,地質學和水文地質學樣本的大致年代,其最大測算不超過6萬年,而且沒有參照的情況下誤差較大。

在地球上有99%的碳以碳-12的形式存在,有大約1%的碳以碳-13的形式存在,只有兆分之一(0.0000000001%)是碳-14,存在於大氣中。

放射性碳定年法[編輯]

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

這個方法估計的大氣碳-14含量通過植物年輪(最多可推算到大約10000年前)或者洞穴堆積物(例如鐘乳石,最多可推算到大約45000年前)來推算。根據這個推算(更確切的說)對比年輪和洞穴堆積物就可以建立起碳-14的年代變化模型,從而獲得其它樣本的年齡。

不過,碳-14測年法最大測算時間不超過6萬年,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濃度是不會隨時間而改變,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,因為在火山噴發時將地下大量氣體和物質帶到大氣中,從而影響碳-14在某區域大氣中的含量。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。隨著現代工業的高速發展和大量化石燃料的應用,古代深藏地下的碳-14被排放到大氣中並進入生物循環,放射性碳定年法的結果因此也十分容易受到干擾。

存在[編輯]

化石燃料中[編輯]

大多數人造材料(塑料)由化石燃料,諸如石油或者煤炭製成,其中包含著遠古時期的碳-14。然而,石油蘊藏物中通常存有微量的碳-14,但所含的碳-14的量不穩定,誤差範圍可以從當時有機物中的1%到40000年之間碳-14曾經存在過的最高水平。這表明碳-14的濃度有可能會在自然界當中受到污染,例如細菌、地下放射性物質(例如,鈾元素的衰變輻射)[1] 或其它的碳-14的二次製造源。現存的碳-14在其碳質原料的同位素特徵中有機會受到生物源污染或地質岩層附近環境的放射性污染。

人體中[編輯]

在人體中,碳占整個身體質量的18%。生物體的每克碳內含有大約500億個碳-14原子,其中每分鐘大約有10個碳-14原子衰變。

參考文獻[編輯]

  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. 1985.12, 20: 676.  (abstract)

參考資料[編輯]

參看[編輯]

外部連結[編輯]