碳14测定和其他宇宙发生的方法

自然大气中放射性碳的出现提供了一个独特的机会到目前为止有机材料与大约60000年。与大多数同位素测定方法,传统的碳14测年技术不是基于计数的女儿同位素。而不是依赖逐步衰变或失踪的放射性的家长。

自然的发现碳14由美国化学家威拉德利比的美国开始和他认识到这一过程产生了放射性碳在实验室也在地球的上atmosphere-namely,自由中子的轰击氮。新创建的碳14原子假定与大气中的氧气反应形成二氧化碳(有限公司₂)分子。放射性碳因此被可视化为获得入学无论大气二氧化碳进入陆地植物的光合作用,在动物以植物为食,在海洋和淡水溶解组件,并从那里到水生植物和动物。简而言之,所有的部分碳循环被入侵的同位素碳14。

入侵可能不是适当的词为组件,利比计算应该现在只对一个原子的程度在一万亿年稳定的碳原子。如此之低碳14级,没有人发现自然碳14到利比,取决于他自己的预测,专门测量它。他的成功发起了一系列旨在回答两个问题:测量碳- 14的浓度均匀在植物和动物王国?,如果是这样,今天的统一水平盛行在最近的过去吗?

后显示的基本一致性碳14的生活材料,利比试图回答第二个问题通过测量放射性碳水平有机样品日期historically-materials一样古老5000年埃及古墓等来源。与修正放射性衰变几年期间,这些旧的样品希望会显示相同的碳14的级别开始今天的存在。这正是利比的测量数据显示。他的结论是在过去的5000年里生活材料的碳14水平保持不变在5%的测量精度。因此约会方法可用,只确认为准,实际应用到特定的按时间顺序的问题。

利比的基础性研究以来,数以万计的碳14的测量天然材料。表示为当代水平的一小部分,他们一直在数学上转换为年龄方程5以上。考古放射性碳测定的主要受益者,但后期冰川和冰河期实足的研究地质也一直在帮助极大。

改善测量精度和扩展应用碳14测定提供了优越的经验等等大量的的数据更好地回答利比最初的问题。现在清楚的是,碳14不是均匀分布在今天的植物和动物。偶尔的例外所有涉及nonatmospheric carbon-14-depleted二氧化碳有机合成的贡献。具体来说,火山二氧化碳被压低的碳14水平附近的植被,石灰石和溶解碳酸盐对淡水软体动物,偶尔也有类似的影响和上升流的深海海洋软体动物。在所有情况下,生活物质给内置的外观年龄的影响。

除了碳14级的空间变化,时空变化的问题已经收到了很多研究。2 - 3% 1900年以来大气放射性碳水平的抑郁指出利比的开创性工作后不久,几乎可以肯定结果carbon-14-free倾倒大量的二氧化碳到空气通过烟囱。最近的日期是有些矫枉过正人造碳14期间注入大气的影响核弹测试。结果是大气碳14水平上升50%以上。幸运的是,既不影响已经显著的老样品提交给碳14测定。碳14的终极原因随时间变化通常归因于时间波动的宇宙射线轰击上层大气,创造陆地碳14。当大气中的宇宙射线的数量较低,碳14的速度生产相应较低,导致减少的放射性同位素在上面所述的碳交易水库。研究表明,在1000年之前的大气中放射性碳水平公元前明显偏离了当代水平。在6200年公元前这是今天高出8%。在上下文碳14的约会,这离开现在的水平意味着样本真实年龄8200年将由放射性碳过时的7500年的历史。

问题源于时间的变化可以克服在很大程度上通过使用校准曲线的碳14样本日期是策划的内容与对象的已知的年龄。通过这种方式,可以补偿偏差和样品的碳14年龄转换为更精确的日期。校准曲线构造使用dendrochronological数据(科恩松树一样古老的年轮测量8200年);冰缘纹泥,或年度湖泊沉积物,数据(见上图);在考古研究,某些材料建立的历史时代。很明显,碳14日期缺乏准确性,传统历史学家想要。可能会有一个时候,所有的放射性碳时代依靠坚实的知识样本的原始碳14水平比现在可用。在那之前,固有的从这个不确定性必须承认错误。

最后一个问题的重要性在碳14测定样品污染的问题。如果样品埋木材浸渍与现代延伸或一块多孔骨最近碳酸钙沉淀的毛孔,未能消除污染将导致碳14岁之间的样本及其污染物。因此,大量的污染物去除已经开发出来的技术。其中包括胡敏酸的去除木炭和纤维素的隔离和胶原蛋白从骨头。今天污染的样本误差小于25000年相对罕见。然而,除此之外,年龄,部分污染物需要有可衡量的效果很小,和,因此,未被发现或unremoved污染可能偶尔有意义。

碳14测定方面的一项重大突破发生的介绍加速器质谱计。这个乐器是高度敏感的,允许精确年龄仅为1毫克(0.001克(0.00004盎司))的碳,在老方法可能需要多达25克(0.9盎司)的古老的材料。增加的敏感性的结果这一事实的所有碳原子质量14可以计入质谱仪。相比之下,如果衡量其放射性碳14,只有几个原子腐烂的在测量期间记录。通过使用加速器质谱计,从氮14避免可能的干扰,因为它不形式负离子梁,干扰分子被剥离电子操作在几百万伏了。

加速器质谱计的发展提供了新的机会去探索其他稀有同位素地球和陨石的撞击产生的高能宇宙射线。许多这些同位素半衰期都很短,因此可用于日期的事件发生在过去几千几百万年。在一个案例中,曝光时间,如岩石的去除滑坡可以约会,罕见的存在铍-10 (¹⁰)同位素的新暴露的表面形成的陆地对象或由宇宙射线轰击meteoroidal片段。其他应用包括约会地下水氯-36 (³⁶与beryllium-11 (Cl),测定海洋沉积物¹¹)和aluminum-26 (²⁶Al),约会冰川冰氪-81 (^81年Kr)。一般来说,这些技术的应用是有限的巨大成本所需的设备。