什么是碳14定年技术？

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  安河桥北life 2013-06-09 00:00:00

  碳定年法——它是什么和作用原理 碳定年法的作用原理是：碳是大气、地球、海洋和任何生物体内大量存在的自然元素。碳-12是Z常见的同位素，约1兆碳原子中只有一个碳-14。在上层大气中当氮-14（N-14）由于宇宙射线轰击发生改变就产生碳-14（一个质子被中子所代替，有效地将氮原子变成碳的同位素）。这种新的同位素被叫做“放射性碳”，因为它具有放射性，不过没有危险性。它自然是不稳定的，一段时间后会自发衰变为氮-14。半个放射性碳的样本要衰变成为氮大约要有5，730年。其余的碳的一半的衰变又要经过5，730年，再剩下的碳的一半又再要5，730年，依此类推。半个样本衰变的时间被成为“半衰期”。 放射性碳氧化（即与氧结合）并通过呼吸饮食等过程进入生物圈。在动植物的生命过程里，其组织中自然地纳入大量存在的碳-12同位素，同时也纳入这种极其稀有的放射性同位素，其比例约和两者在大气中的比例是一样的。当生物死亡时，它不再消耗放射性碳，而已经在它体内的碳-14会持续衰变为氮。所以，如果我们发现一个死亡生物遗体内的碳-12和碳-14的比例是应有比例的一半（即：一个碳-14比两兆碳-12，而不是一比一兆），我们就可以认为这个生物死了约5，730年（因为一半的放射性碳没有了，应该是用了5，730年衰变为氮）。如果比例是应有比例的四分之一（一比四兆），我们就认为这个生物死了11，460年（两个半衰期）。经过大约10个半衰期后，剩下的放射性碳的数量就少到无法测量了，因此这种方法不适用于推断60，000年前死去的标本年代。它的另一个局限是这种技术只能用于有机材料，如骨骼、肌体或树木。它不能直接用作测定岩石。碳定年法：前提 碳定年法是一种基于以下三项参数的定年技术： 不稳定的碳-14同位素衰变为稳定的无放射性的氮-14同位素的速度， 在既定标本中碳-12和碳-14的比率， 以及在标本死亡时大气中碳-12和碳-14的比率。

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  踏月清影908 2013-06-09 00:00:00

  是利用自然存在的碳-14同位素的放射性定年法，用以确定原先存活的动物和植物的年龄的一种方法，可测定早至五万年前有机物质的年代。对于考古学来讲，这是一个准确的定年法技术。 基础 碳以同位素混合物形式存在于大气和所有生命组织中（在组织存活时期混合物的比例为恒定）。碳有两个同位素：碳-12（12C）和碳-13（13C）。除此之外，还有一些微量的不稳定(放射性)同位素：碳-14（14C）。14C的半衰期为5730年，因此它要用很长的时间才可完全消失，当（动物或植物）组织死亡后，由于碳——14要经历衰变，其比例就会降低，于是死亡样品的年龄可以通过测量样品的放射性来确定。碳-14是放射性的，它的形成是由于宇宙射线撞击在地球大气层中氮的随机反应。当宇宙射线进入大气层，它们经过数重转化，包括中子的形成。这些中子会有以下的反应： n + 14N → 14C + 1H 因为氮在地球大气层中的含量达80%，这个反应是较为普遍的。碳-14主要在30，000-50，000呎高空和较高的纬度形成，但碳-14却平均分布于大气层，并且会与氧进行反应而形成二氧化碳。二氧化碳会穿透海洋溶于水中。由于假设在一段长时间之中，宇宙射线通量（flux）是均等的，故可假设碳-14是均速形成的；因此，在地球大气层和海洋中放射性与非放射性的碳的比例是固定的：约为 1 ppt（part per trillion，1兆分之1：每一摩尔6万亿原子）。 植物进行光合作用吸入大气层中的二氧化碳，然后又被动物进食，故此所有生物都固定地与大自然交流著14C，直至它们的死亡。一旦它们死亡，这个交流就会停止，14C的含量就会透过放射衰变逐步减少。这个衰变可以用来计量一个已死的生物的死亡时间。 原本的测量是藉由数出个别碳原子的放射衰变量量（见液相闪烁计数），但这是一个不灵敏和受制于统计误差的测量：在开始的时候已并不多的14C，而由于此其半衰期很长，故很少原子会发生衰变，所以探测它们变得相当困难（例：刚死去时的衰变为4原子/秒·摩尔，10000 年后衰变为 1原子/秒·摩尔)。 利用粒子加速器（质谱仪）的技术，14C可以直接数出，灵敏度和敏感度因而大大提升。粗略的放射性碳定年通常以BP（before present）来表示。BP就是从1950年起以前的放射性碳年数。这是一个名义上于1950年14C在大气层水平（假定这个水平不变——见下文“校准”）。 放射性碳实验报告会是一个不肯定的数字，如3000±30BP指出一个标准偏差为30放射性碳年。传统地这个误差只包括统计数量的不确定，但一些实验室会提供一个“误差乘数(暂译:error multiplier)”，将这个数字乘不确定的数量就可计算出其他于测量中所出现的误差。

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