المجلةبنك المعلومات

كيف يتم استخدام الكربون 14 لحساب العمر؟

قطع الخشب والعظام عمرها 5000 سنة. من الطبيعي أن نتساءل كيف يمكن للعلماء تقدير عمر الآثار والحفريات الموجودة على الأرض ، وما هي الأساليب المستخدمة. توضح هذه المقالة المفهوم الفيزيائي لاستخدام الكربون 14 لتقدير عمر الكائنات الحية.

يستخدم الكربون 14 كمؤشر لتقدير العمر البيولوجي للحفريات ، والتي يمكن أن تتجاوز 50000 سنة.

ما هو الكربون 14؟

تقصف الأشعة الكونية الغلاف الجوي باستمرار ، ويقدر أن ملايين الأشعة الكونية تضرب جسم الإنسان كل ساعة عندما يصطدم شعاع كوني بذرة في الغلاف الجوي ، فإنه ينتج أشعة كونية ثانوية في شكل نيوترونات تحمل الطاقة الحركية تصادم ينتج عن الاصطدام ذرة كربون 14 مع 6 بروتونات و 8 نيوترونات ويخرج ذرة هيدروجين فقط بروتون واحد تعتبر ذرة الكربون 14 ذرة غير مستقرة لأن عدد البروتونات لا يساوي عدد النيوترونات التي تسمى الكربون المشع. النصف) 5730 سنة.

كيف يتم استخدام الكربون 14 لحساب العمر؟
كيف يتم استخدام الكربون 14 لحساب العمر؟

N+ 14N → 14C + 1H

الكربون 14 هو نظير مشع للكربون ومصدر للإشعاع (ب) الذي يتحلل بمرور الوقت. إذا كان هناك مبلغ معين ، فإن نصفه سوف يتحلل بعد 5730 سنة. هذا ما نسميه نصف العمر ، وبالنسبة لنا هذا العمر هو الأساس لاعتبار الكربون 14 وسيلة فعالة لتحديد العمر.

 

كيف يتم استخدام الكربون 14 لحساب العمر؟
كيف يتم استخدام الكربون 14 لحساب العمر؟

وصف للدورة الطبيعية للإنسان لإنتاج الكربون -14 وامتصاصه بواسطة النباتات وتقسيمه إلى نيتروجين -14 حتى تنخفض نسبته في الجسم بمرور الوقت.

 

الكربون 14 موجود في جميع الكائنات الحية:

تتحد ذرات الكربون 14 الناتجة عن الأشعة الكونية مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون. تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي. وينتقل الكربون -14 من النباتات إلى الإنسان والحيوان من خلال الغذاء نسبة الكربون -12 إلى الكربون -14 بوصة الهواء وفي جميع الكائنات الحية هو نفسه.

يقدر عدد ذرات الكربون -14 في الهواء بنحو ذرة واحدة لكل 1012 ذرة كربون -12 ذرة كربون -14 مشعة وتتحلل باستمرار من خلال انبعاث أشعة بيتا ، ولكن يتم تعويض الخسائر بواسطة جسم الكائن الحي. سرعة ثابتة من خلال ما نأكله وماء.

في الوقت الحاضر ، من المعروف أن جسم الإنسان يحتوي على نسبة من الكربون 14 ، وهي نفس نسبة النباتات والحيوانات.

 

حاسبة العمر:

الفكرة هي الاعتماد على الكربون 14 لحساب العمر. وذلك لأن كمية فقدان الكربون تتوقف عن الزيادة مع موت الكائن الحي. لذلك ، فإن نسبة الكربون-12 إلى الكربون-14 هي أن الكربون-14 عنصر مشع ويتحلل بمعدل ثابت بمرور الوقت. أثناء انبعاث جسيمات بيتا لا يوجد تعويض ، كما هو الحال في الجسم الحي.

يظل الكربون -12 مستقرًا في جسم الكائن الحي قبل الموت وبعده. لذلك نستنتج أنه من خلال قياس نسبة الكربون -14إلى الكربون 12 ومقارنة النتائج مع النسبة في الجسم الحي ، يمكننا حساب عمر العينة.

كيف يتم استخدام الكربون 14 لحساب العمر؟
كيف يتم استخدام الكربون 14 لحساب العمر؟

توضح الصيغة التالية العمر المحسوب:

t = [Ln (Nf / No) / (-0.693)] x t1 / 2

حيث Ln هي دالة اللوغاريتم الطبيعي و Nf / No هي نسبة الكربون 14 في العينة إلى الكربون في الجسم الحي. t1 / 2 هو عمر النصف للكربون -14 ، 5730 سنة.

بافتراض أن لدينا عينة تم قياس نسبة الكربون فيها ووجد أنها 10٪ مقارنة بالجزء الحي ، فإن حساب عمر العينة سيكون وفقًا للصيغة السابقة:

t = [Ln (0.10) / (-0.693)] × 5700 years

t = [(-2.303) / (-0.693)] × 5700 years

t = [3.323] × 5700 years

t = 18940 years old

 

ملحوظة:

يبلغ عمر النصف للكربون 5730 عامًا ، لذلك يُستخدم الكربون لتقدير عمر الكائنات التي يقل عمرها عن 60 ألف عام. ومع ذلك ، فإن نفس المبدأ المستخدم لتقدير العمر بالكربون ينطبق على العناصر المشعة الأخرى الموجودة في جسم الإنسان ، مثل البوتاسيوم -40 ، الذي يكون نصف عمره أطول بكثير ، أي ما يعادل 1.3 × 109 سنوات. وبالمثل ، فإن عمر النصف لعنصر اليورانيوم 238 هو 4.5 × 109 سنوات ، ونصف العمر لعنصر ثوريوم -232 هو 14 × 109 سنوات ، والعمر النصفي لعنصر رافيديوم -87 هو 49 × 109 سنوات.

باستخدام العوامل السابقة ، يمكن للعلماء تقدير عمر العينات بناءً على عينات بيولوجية أو جيولوجية.تقدير العمر باستخدام الكربون 14 أو العناصر المشعة الأخرى يعطي نتائج دقيقة لعينات من عام 1940 ، عندما تم اكتشاف القنبلة الذرية التجريبية والمفاعل ، بالإضافة إلى نسبة العناصر المشعة الموجودة. لاحظ أنه لا يجلب أدى ذلك إلى عدم توازن في النسبة الطبيعية للكربون في الغلاف الجوي التي تم استخدامها لحساب عمر العينة.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى