≡× МЕНЮ

• Водоснабжение
• Насосы
• Очистка воды
• Колодцы
• Фильтры

Василенко И.Я., Осипов В.А., Рублевский В.П. Радиоактивный углерод. Два решения в одном: физики представили "вечную" алмазную батарею, созданную из радиоактивных отходов Фракционирование изотопов углерода в природе

> Углерод-14

Характеристика и свойства радиоактивного углерода-14. Читайте, как использовать период полураспада изотопов углерода-14 в радиоуглеродном датировании, история.

Углерод-14 – радиотермический способ датирования, применяющий радиоизотопный углерод-14 для того, чтобы оценить возраст объекта.

Задача обучения

• Научиться определять возраст материалов радиоуглеродным датированием.

Основные пункты

• Углерод-14 срабатывает в оценке возраста материалов с углеродами до 58000-62000 лет.
• Если не постоянное поступление космических лучей, то изотоп углерода-14 исчезнет через миллион лет.
• Наиболее частое применение этого метода – оценка возраста органических остатков в археологии.

Термины

• Радиоизотоп – радиоактивный изотоп элемента.
• Углерод-14 – радиоактивный изотоп углерода, в ядре которого вмещается 6 протонов и 8 нейтронов.
• Радиоуглеродное датирование – характеристика объектов, основанная на сравнении наблюдаемого изобилия радиоактивного изотопа и продуктов его распада.

Радиоуглеродное датирование – радиометрический способ датирования. В нем применяется радиоизотопный углерод-14, с чьей помощью определяют возраст содержащих углерод материалов до 58000-62000 лет.

Углерод обладает двумя устойчивыми лишенными радиоактивности изотопами: углерод-12 и углерод-13. Есть также отметки радиоактивного углерода-14. У последнего наблюдается короткий период полураспада (5730 лет), а значит за это время из-за радиоактивного распада его часть уменьшится вдвое. Если бы не постоянное воздействие космических лучей на атмосферу, углерод-14 исчез за миллион лет.

Диаграмма формирования углерода-14 (1), распад (2) и формула для углерода-12

Во время фотосинтеза растения фиксируют атмосферный углекислый газ (СО 2) в органических соединениях. Поэтому полученная фракция изотопа 14С в растительной фазе будет такой же как изотоп в атмосфере. Если растение умирает или съедается, то активность всех изотопов прекращается. Концентрация С14 снижается с экспоненциальной скоростью. При сравнении оставшейся доли С14 с ожидаемой атмосферной, можно вывести возраст образца.

Некалиброванные радиоуглеродные периоды передаются в радиоуглеродных годах – СЕ 1950. Потом их рассматривают детально, чтобы дать точные календарные даты. Чаще всего, радиоуглеродное датирование используют в археологических целях – оценка возраста органических остатков.

За изобретение радиоуглеродного датирования отвечает Виллард Либби (1949 год). Говорили, что идею предложил Энрико Ферми. По оценкам Либби радиоактивность углерода-14 составляет примерно 14 дезинтеграций в минуту на грамм. В 1960 году за свои исследования он получил Нобелевскую премию. Ему удалось доказать точность радиоуглеродного датирования на примере оценки возраста древнего египетского судна – 1850 год до н.э.

Когда первичные космические лучи, неустанно бомбардирующие Землю, попадают в ядра атомов в атмосфере Земли, они создают большое число вторичных частиц — пионов, протонов, нейтронов, мюонов, электронов, позитронов и фотонов. При столкновении нейтрона с ядром азота-14 (7 протонов и 7 нейтронов) образуется ядро углерода-14 (6 протонов и 8 нейтронов) и высвобождается протон (ядро атома водорода, один протон и ноль нейтронов). Углерод-14 — радиоактивный элемент. Период его полураспада составляет пять тысяч семьсот лет.

Углерод-14, который создают космические лучи, вступает в реакцию с кислородом и образует углекислый газ, усваиваемый растениями в процессе фотосинтеза. Люди и животные едят растения и тоже получают углерод-14. Относительное содержание углерода-14 по отношению к «обычному» (углероду-12) в атмосфере остается примерно постоянным (приблизительно 1:109), и в живых организмах соотношение примерно такое же. Атомы углерода-14 постоянно распадаются на азот-14 (и электрон), но в организм регулярно поступают новые. Так что пропорция всегда сохраняется.

Но как только организм умирает, углерод в него поступать перестает. И если на момент смерти соотношение содержания углерода-14 и обычного углерода известно, то со временем оно меняется, так как углерод-14 распадается (период полураспада составляет около 5700 лет), а «обычный» углерод — нет. Таким образом, определив отношение содержания углерода-14 и углерода-12, при помощи следующей формулы можно довольно точно определить возраст останков найденного организма.

t = x t½

ln — это натуральный логарифм, No/Nf — соотношение содержания углерода-14 в живой ткани и его содержания в образце, а t½ — период полураспада углерода-14 (5700 лет). Таким образом, если в образце всего 5% от нормального содержания углерода-14, получаем:

ln (1/0,05) = 2,996

2,996/0,693 = 4,32

4,32х5700 = 24624 (года)

Так как период полураспада углерода-14 составляет всего 5700 лет, подобная датировка будет точной только для ископаемых организмов, возраст которых не превышает 40−60 тысяч лет. Но тот же принцип датировки применяется и на базе других элементов — таких как калий-40 (период полураспада составляет 1,3 млрд. лет), уран-235 (704 млн. лет), уран-238 (4,5 млрд. лет) и т. д. C помощью датирования по урану-238 геологи, например, довольно точно определяют возраст гранитов.

Радиоуглеродное датирование исходит из предположения, что количество углерода-14 в атмосфере на протяжении последних 40−60 тысяч лет остается примерно постоянным. На самом деле оно колеблется, и поэтому можно рассчитать лишь примерный возраст. Чтобы определить возраст образцов с большей точностью, требуется знать содержание углерода-14 в атмосфере для различных эпох. Эти данные получают, анализируя находки, возраст которых можно точно определить — например, деревья с годичными кольцами и т. п.

Единственная проблема заключается в том, что для объектов, умерших после 1940 года, когда человечество открыло для себя ядерную энергию, из-за выбросов радиоактивных веществ в атмосферу подобная датировка будет неточной.

Метод радиоуглеродного датирования был предложен в 1950 году Уиллардом Либби. В 1960-м за изобретение этого метода Либби получил Нобелевскую премию по химии.

Что такое полураспад

Все атомы радиоактивных изотопов подвержены радиоактивному распаду, в результате которого они превращаются в атомы других элементов. Глядя на данный конкретный атом, мы не смогли бы определить, когда он распадется. Но если взять большое количество таких атомов, можно с уверенностью сказать, что половина из них наверняка распадется в течение вполне определенного промежутка времени. Это время и называется временем полураспада радиоактивного изотопа.

Открытие

Углерод-14 является одним из природных радиоактивных изотопов. Первые указания на его существование были получены в 1936 году, когда британские физики У. Бёрчем и М. Голдхабер облучали медленными нейтронами ядра азота-14 в фотоэмульсии и обнаружили реакцию 14 N(n , p ) 14 C . В 1940 году углерод-14 смогли выделить американские физики Мартин Дэвид Кеймен и Самуэл Рубен, облучавшие на циклотроне графитовую мишень дейтронами ; 14 C образовывался в реакции 13 C(d , p ) 14 C . Его период полураспада был установлен позже (Мартин Кеймен в своих первых экспериментах получил 2700 и 4000 лет , Уиллард Либби в 1951 году принял период полураспада в 5568 ± 30 лет ). Современное рекомендованное значение периода полураспада 5700 ± 30 лет приведено в базе данных Nubase-2016 и основано на пяти экспериментах по измерению удельной активности, проведённых в 1960-х годах .

Образование

Углерод-14 образуется в верхних слоях тропосферы и стратосферы в результате поглощения атомами азота-14 тепловых нейтронов , которые в свою очередь являются результатом взаимодействия космических лучей и вещества атмосферы:

0 1 n + 7 14 N → 6 14 C + 1 1 H . {\displaystyle \mathrm {~_{0}^{1}n} +\mathrm {~_{7}^{14}N} \rightarrow \mathrm {~_{6}^{14}C} +\mathrm {~_{1}^{1}H} .}

Ещё один природный канал образования углерода-14 - происходящий с очень малой вероятностью кластерный распад некоторых тяжёлых ядер, входящих в радиоактивные ряды . В настоящее время обнаружен распад с эмиссией углерода-14 ядер 224 Ra (ряд тория), 223 Ra (ряд урана-актиния), 226 Ra (ряд урана-радия); предсказан, но экспериментально не обнаружен аналогичный процесс для других природных тяжёлых ядер (кластерная эмиссия углерода-14 обнаружена также для отсутствующих в природе нуклидов 221 Fr , 221 Ra , 222 Ra и 225 Ac). Скорость образования радиогенного углерода-14 по этому каналу пренебрежимо мала по сравнению со скоростью образования космогенного углерода-14 .

При испытаниях ядерного и особенно термоядерного оружия в атмосфере в 1940-1960-х годах углерод-14 интенсивно образовывался в результате облучения атмосферного азота тепловыми нейтронами от ядерных и термоядерных взрывов. В результате содержание углерода-14 в атмосфере сильно возросло (так называемый «бомбовый пик», см. рис.), однако впоследствии стало постепенно возвращаться к прежним значениям ввиду ухода в океан и прочие резервуары. Другой техногенный процесс, повлиявший на среднее отношение [ 14 C]/[ 12 C] в атмосфере, действует в направлении уменьшения этой величины: с началом индустриализации (XVIII век) значительно увеличилось сжигание угля, нефти и природного газа, то есть выброс в атмосферу древнего ископаемого углерода, не содержащего 14 C (так называемый эффект Зюсса) .

Ядерные реакторы, использующие воду в активной зоне, также являются источником техногенного загрязнения углеродом-14 .

Общее количество углерода-14 на Земле оценивается в 8500 петабеккерелей (около 50 тонн ), в том числе в атмосфере 140 ПБк (840 кг ). Количество углерода-14, попавшего в атмосферу и другие среды в результате ядерных испытаний, оценивается в 220 ПБк (1,3 тонны ) .

Распад

6 14 C → 7 14 N + e − + ν ¯ e . {\displaystyle \mathrm {~_{6}^{14}C} \rightarrow \mathrm {~_{7}^{14}N} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}.}

Скорость распада не зависит от химических и физических свойств окружения. Грамм атмосферного углерода содержит около 1,5×10 −12 г углерода-14 и излучает около 0,6 бета-частиц в секунду за счёт распада этого изотопа. Следует отметить, что с этой же скоростью углерод-14 распадается и в человеческом теле; каждую секунду в организме человека происходит несколько тысяч распадов. Ввиду малой энергии образующихся бета-частиц мощность эквивалентной дозы внутреннего облучения, получаемого по этому каналу (0,01 мЗв /год, или 0,001 бэр /год), невелика по сравнению с мощностью дозы от внутреннего калия-40 (0,39 мЗв/год) . Средняя углерода-14 живой биомассы на суше в 2009 году составляла 238 Бк на 1 кг углерода, близко к значениям до бомбового пика (226 Бк/кг C ; 1950) .

Использование

Радиоизотопное датирование

Углерод-14 постоянно образуется в атмосфере из азота-14 под воздействием космических лучей. Для современного уровня космической активности можно оценить относительное содержание углерода-14 по отношению к «обычному» (углероду-12) в атмосфере как примерно 1:10 12 . Как и обычный углерод , 14 C вступает в реакцию с кислородом , образуя углекислый газ , который нужен растениям в процессе фотосинтеза . Люди и различные животные затем потребляют растения и изготовленные из них продукты в пищу, усваивая таким образом и углерод-14. При этом соотношения концентраций изотопов углерода [ 14 C]: [ 13 C]: [ 12 C] сохраняются практически такими же, как в атмосфере; изотопное фракционирование в биохимических реакциях изменяет эти соотношения лишь на несколько промилле, что может быть учтено .

В умершем живом организме углерод-14 постепенно распадается, а стабильные изотопы углерода остаются без изменений. То есть соотношение изотопов изменяется с течением времени. Это позволило использовать данный изотоп для установления возраста методом радиоизотопного датирования при датировании биоматериалов и некоторых неорганических образцов возраста до 60 000 лет . Наиболее часто используется в археологии, в ледниковой и постледниковой геологии, а также в физике атмосферы, геоморфологии, гляциологии, гидрологии и почвоведении, в физике космических лучей, физике Солнца и в биологии, не только для датировок, но и как трассер различных природных процессов .

В медицине

Используется для определения заражения желудочно-кишечного тракта Helicobacter pylori . Пациенту дают препарат мочевины с содержанием 14 C. В случае инфекции H.pylori бактериальный фермент уреазы разрушает мочевину в аммиак и радиоактивно меченый углекислый газ, который может быть обнаружен в дыхании пациента . Сегодня тест на основе меченых атомов 14 C стараются заменять на тест со стабильным 13 C, который не связан с радиационными рисками.

В России фармпрепараты на основе 14 C производит .

См. также

Примечания

1. Audi G. , Wapstra A. H. , Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A . - 2003. - Vol. 729 . - P. 337-676 . - DOI :10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - Bibcode : 2003NuPhA.729..337A .
2. Audi G. , Kondev F. G. , Wang M. , Huang W. J. , Naimi S. The Nubase2016 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. - 2017. - Vol. 41 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-138 . - DOI :10.1088/1674-1137/41/3/030001 . - Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A .
3. Burcham W. E. , Goldhaber M. The disintegration of nitrogen by slow neutrons (англ.) // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. - 1936. - December (vol. 32 , no. 04 ). - P. 632-636 . - DOI :10.1017/S0305004100019356 .
4. Kamen, Martin D. (1963). “Early History of Carbon-14: Discovery of this supremely important tracer was expected in the physical sense but not in the chemical sense”. Science . 140 (3567): 584-590. Bibcode :1963Sci...140..584K . DOI :10.1126/science.140.3567.584 . PMID .
5. Martin David Kamen. «Radiant science, dark politics: a memoir of the nuclear age».
6. Bé M.M., Chechev V. P. 14 C - Comments on evaluation of decay data (неопр.) . www.nucleide.org . LNHB. Дата обращения 8 июня 2018. Архивировано 22 ноября 2016 года.
7. Kovaltsov G. A., Mishev A., Usoskin I. G. (2012). “A new model of cosmogenic production of radiocarbon 14 C in the atmosphere”. Earth and Planetary Science Letters . 337-338: 114-120. arXiv :1206.6974 .

Все обо всем. Том 5 Ликум Аркадий

Как используют углерод-14 для определения возраста предметов?

Все живые существа содержат углерод. В их состав также входит небольшое количество углерода-14, радиоактивной разновидности углерода. Используя углерод-14, ученые могут определить возраст дерева, предметов одежды и всего, что было когда-то живым. Использование углерода-14 с этой целью называется установлением возраста радиоактивным путем. Радиоактивный углерод помогает определить возраст предметов, которым до 50 000 лет. Скорость, с которой распадаются радиоактивные элементы, называется периодом полураспада.

Период полураспада - это время, за которое распадается половина атомов элемента. Период полураспада углерода-14 около 5500 лет. Это означает, что через 5500 лет после смерти животного или растения в погибших организмах останется только половина находившегося в них первоначально атомов углерода-14. После 11 000 лет только четверть, через 16 500 лет - восьмая часть изначального количества и так далее.

Предположим, что в древней гробнице обнаружен кусок старого дерева. В лаборатории его можно нагреть и превратить в углерод, или сжечь с выделением различных газов, содержащих углекислый газ. Углерод или углекислый газ содержат несколько атомов углерода-14. Эти атомы распадаются. При распаде крохотные частички с большой скоростью покидают атом. Углерод или углекислый газ помещают в очень чувствительный прибор, который называется счетчиком Гейгера. Он учитывает частички, отдаваемые атомами углерода-14. Исходя из количества этих частичек, ученые делают заключение о количестве углерода-14 в образце.

Ученые знают, какое количество углерода-14 содержится в таком же количестве живого дерева. Сравнивая эту с цифру с количеством углерода-14, оставшегося в древнем образце, ученые называют возраст дерева. Например, если найденное древнее дерево содержит половину от количества атомов углерода-14, содержащегося в живом дереве, то образцу около 5500 лет.

Из книги Большая Советская Энциклопедия (УГ) автора БСЭ

Из книги Большая Советская Энциклопедия (ЧЕ) автора БСЭ

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1 [Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина] автора

Как законы Менделя используют в тестах на установление отцовства? Генетики установили, что все четыре группы крови передаются по наследству в полном соответствии с законами Менделя. По всей видимости, существуют три аллели (возможные структурные состояния гена),

Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович

Почему в США (в отличие от России) не используют название «никотиновая кислота»? Ассоциацию американских врачей обеспокоил тот факт, что из-за схожести названий никотиновой кислоты и никотина общественность может решить, что табак является источником витаминов. Поэтому

Из книги Все обо всем. Том 3 автора Ликум Аркадий

Почему для передачи и распределения электрической энергии используют преимущественно переменный ток, а не постоянный? На заре электроэнергетики, когда маломощные генераторы электрического тока располагались на небольших расстояниях от потребителей (нередко в

Из книги 3333 каверзных вопроса и ответа автора Кондрашов Анатолий Павлович

В какой стране наиболее интенсивно используют сталь? В этом отношении лидером является Япония. По статистическим данным, на конец ХХ века в среднем за год расходуется в виде различных изделий (считая арматуру для железобетона, пошедшего на строительство разных

Из книги Все обо всем. Том 5 автора Ликум Аркадий

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1. Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина автора Кондрашов Анатолий Павлович

Как используют промышленный мусор в Японии? Промышленный мусор в Японии используют весьма оригинально: из него возводят искусственные острова в

Из книги Я познаю мир. Криминалистика автора Малашкина М. М.

Что такое углерод? Углерод - это химический элемент, имеющий чрезвычайно важное значение для любого живого существа. Во всей материи, существующей на Земле, на его долю приходится менее одного процента, однако он содержится в любом организме, живом или уже мертвом. Тело

Из книги Кто есть кто в мире природы автора Ситников Виталий Павлович

Как давно люди используют дерево в качестве строительного материала и топлива? Самое древнее свидетельство применения дерева в качестве строительного материала обнаружено в окрестностях водопада Каламбо в Танзании. Возраст этой находки оценивают приблизительно в 60

Из книги Спецслужбы и войска особого назначения автора Кочеткова Полина Владимировна

Как используют углерод-14 для определения возраста предметов? Все живые существа содержат углерод. В их состав также входит небольшое количество углерода-14, радиоактивной разновидности углерода. Используя углерод-14, ученые могут определить возраст дерева, предметов Из книги автора

Как используют кацусту? В промышленности разные сорта капусты применяют при изготовлении детского питания, производства полуфабрикатов супов, готовых блюд. В домашних условиях капуста незаменима для приготовления разнообразнейших кушаний, входит в состав многих

Из книги автора

«ЕСЛИ ТЫ НЕ ИСПОЛЬЗУЕШЬ ДРУГИХ ЛЮДЕЙ, ОНИ ИСПОЛЬЗУЮТ ТЕБЯ…» Советский представитель в ООН оказался «кротом» ЦРУ Предлагаемые вашему вниманию отрывки из книги «Любовница перебежчика» принадлежат перу Джуди Чейвез - профессиональной проститутки, за услуги которой

Эта статья состоит из трех частей. Поэтому для правильного понимания данного материала советуем прочитать цикл полностью.

Часть 1: Датирование по углероду-14

Часть 2: Эволюционная дилемма - углерод-14 в окаменелостях и алмазах

Часть 3: Загадка креационистов - 50,000-летние окаменелости?

Многие предполагают, что камни датируется "миллионами лет" на основе радиоуглеродного (углерод-14) анализа. Но это не так. Причина проста. Углерод-14 может существовать только "тысячи лет", прежде чем распадется.

Самым известным из всех методов радиометрического датирования является радиоуглеродное датирование. Хотя многие считают, что радиоуглеродное датирование используется для определения возраста горных пород, оно ограничивается датированием вещей, которые включают в себя углерод и были когда-то живыми (например, окаменелости).

Как образуется радиоактивный углерод

В отличие от радиоактивного углерода (14 C), другие радиоактивные элементы, которые используются для датирования камней - уран (238 U), калий (40 K) и рубидий (87 Rb) - насколько мы знаем, на Земле не образуются. Таким образом, выясняется, что Бог, наверное, создал эти элементы во время сотворения Земли.

В отличие от них, радиоактивный углерод постоянно образуется сегодня в верхних слоях атмосферы Земли. И, насколько нам известно, он формировался таким образом с тех пор, как атмосфера была создана еще на Второй день сотворения Земли (часть пространства, или тверди, описанная в Книге Бытие 1:6-8).

Так, как же образуется радиоактивный углерод? Космические лучи с внешнего пространства постоянно бомбардируют верхние слои атмосферы Земли, производя нейтроны (субатомные частицы, не имеющие электрического заряда), которые быстро двигаются. 1 Они на большой скорости сталкиваются с атомами азота-14, наиболее распространенным элементом в верхней атмосфере, превращая их в атомы радиоактивного углерода (углерода-14).

Этапы образования радиоактивного углерода

Углерод-14 образуется, когда космические лучи бомбардируют земную атмосферу: они порождают нейтроны. Затем эти возбужденные частицы сталкиваются с атомами азота в атмосфере, меняя их на атомы радиоактивного углерода-14.

Углерод-14 поглощается: растения поглощают углерод-14 в процессе фотосинтеза в виде углекислого газа. Когда животные едят растения, углерод-14 попадает в их организмы. Углерод-14 в организме распадается до азота-14 и выходит в той же пропорции, в которой и добавляется новый углерод-14. Так что уровень углерода-14 остается стабильным.

Углерод-14 является исчерпывающимся: когда животное умирает, углерод-14 продолжает распадаться до азота-14 и выходит без добавления нового углерода-14. Путем сравнения оставшегося количества углерода-14 с первоначальным ученые могут вычислить как давно животное погибло.

Поскольку атмосфера состоит примерно из 78% азота, 2 вырабатывается много радиоактивных атомов - всего около 16,5 фунтов (7,5 кг) в год. Они быстро соединяются с атомами кислорода (вторым наиболее распространенным элементом в атмосфере, 21%), образуя углекислый газ (СО2).

Этот диоксид углерода, теперь с радиоактивным углеродом-14, химически не отличается от обычного углекислого газа в атмосфере, немного легче, поскольку он содержит обычный углерод-12, имеет на два протона меньше. Радиоактивные и нерадиоактивны диоксиды углерода объединяются в атмосфере и растворяются в океанах.

Через фотосинтез углекислый газ попадает в растения и водоросли, внося радиоактивный углерод в пищевую цепочку. Радиоактивный углеродный поток попадает в организм животных, когда те потребляют растения.

Определение периода распада радиоактивного углерода

После образования радиоактивного углерода, ядра атомов углерода-14 нестабильны, поэтому со временем они прогрессивно распадаются до ядер устойчивого азота-14. 3 Нейтрон распадается на протон и электрон, и электрон выбрасывается. Этот процесс называется бета-распадом. Выброшенные электроны называются бета-частицами и образуют так называемое бета-излучение.

Не все атомы радиоактивного углерода распадаются одновременно. Различные атомы углерода-14 возвращаются обратно к азоту-14 в разное время, что объясняет, почему распад радиоуглеродных веществ считается случайным процессом.

ПОСКОЛЬКУ УГЛЕРОД-14 БЫСТРО РАСПАДАЕТСЯ, ОН ПОЛЕЗЕН ДЛЯ ДАТИРОВАНИЯ ТЕХ СУЩЕСТВ, КОТОРЫЕ ПОГИБЛИ ЗА ПОСЛЕДНИЕ НЕСКОЛЬКО ТЫСЯЧ ЛЕТ, А НЕ МИЛЛИОНЫ ЛЕТ НАЗАД

Для измерения скорости распада соответствующий детектор фиксирует количество бета-частиц, выбрасываемых из посчитанного количества углерода в течение определенного периода времени, например за месяц (для иллюстрации). Поскольку каждая бета частица являет собой один бесцветный атом углерода-14, мы знаем, сколько атомов углерода-14 распадается в течение месяца.

Химики уже определили, сколько атомов находится в определенной массе каждого элемента, например, вышеупомянутого углерода. 4 Итак, если мы взвешиваем кусочек углерода, мы можем рассчитать, сколько в нем атомов углерода.

Если мы знаем, какая доля атомов углерода является радиоактивной, мы можем рассчитать, сколько радиоактивных атомов углерода находится в единице массы. Зная количество атомов, которые распались в нашем образце в течение месяца, мы можем рассчитать скорость распада радиоактивного углерода.

Стандартный способ выражения скорости разложения называется периодом полураспада. 5 Он определяется как время, которое требуется для распада половины заданного количества радиоактивного элемента. Итак, если мы начнем с 2-х миллионов атомов углерода-14 в нашем измеряемом количества углерода, то период полураспада радиоактивного углерода будет тем временем, которое необходимо для распада половины (т.е. 1 миллиона) этих атомов. Период радиоуглеродного полураспада (скорость распада) составляет 5730 лет.

Использование углерода-14 для определения возраста объектов

Далее говорится о том, как ученые используют эти знания на сегодняшний день. Если углерод-14 образуется с постоянной скоростью в течение очень долгого времени и постоянно добавляется в биосферу, то уровень углерода-14 в атмосфере должен оставаться постоянным.

Если уровень постоянен, живые растения и животные должны также поддерживать в себе постоянный уровень углерода-14. Причиной является то, что, пока организм жив, он заменяет любую молекулу углерода-14, которая распалась до азота на новую.

Однако после гибели, растения и животные больше не заменяют молекулы, которые подверглись распаду. Вместо этого, атомы радиоактивного углерода в их телах медленно распадаются, поэтому со временем соотношение атомов радиоактивного углерода-14 в обычных атомах стабильно уменьшается.

Предположим, что мы нашли череп мамонта и хотим определить, как давно он жил. Мы можем измерить в лаборатории количество атомов углерода-14, которые до сих пор находятся в черепе. Если предположить, что мамонт сначала имел в своих костях такое же количество атомов углерода-14, как и сегодня имеют живые животные (примерно один атом углерода-14 на каждый триллион атомов углерода-12), то, поскольку мы также знаем период распада радиоуглерода, мы можем рассчитать, как давно погиб мамонт. Это очень просто.

Этот метод датирования похож на принцип, лежащий в песочных часах. 6 Песчинки, которые полностью заполняли верхнюю чашу, представляют атомы углерода-14 в живом мамонте перед тем, как он погиб. Предполагается, что количество атомов углерода - 14 такое же, как и у слонов, живущих сегодня. Со временем эти песчинки падают в нижнюю чашу: так новое количество песчинок в верхней части часов представляет собой атомы углерода-14, оставшихся в черепе мамонта, когда мы его нашли.

Разница в количестве песчинок - это число атомов углерода-14, которые распались до азота-14 после смерти мамонта. Поскольку мы измерили скорость падения песчинки (скорость распада радиоактивного углерода), мы можем затем рассчитать, сколько времени потребовалось для распада атомов углерода-14, то есть сколько лет назад погиб мамонт.

Вот так работает радиоуглеродный метод. А поскольку период полураспада углерода-14 составляет всего 5730 лет, радиоуглеродный метод пригоден лишь для датирования материалов, возраст которых составляет лишь несколько тысяч лет, но не миллионы, что противоречит рамкам земной истории, представленной в Библии, которая является Божьим рассказом истории.