백과사전 유튜브
1 / 5
방사성 탄소 연대 측정, 1 부
방사성 탄소 연대 측정, 2부
방사성동위원소 연대측정: 기술의 기본은 신뢰할 수 있나요?
토리노의 수의 - 방사성 탄소 연대 측정
안티키테라 메커니즘: 사실과 허구
자막
이번 영상에서는 먼저 탄소-14가 어떻게 나타나고, 어떻게 모든 생명체에 침투하는지에 초점을 맞추고 싶습니다. 그리고 나서 이번 영상이나 앞으로의 영상에서 이 뼈가 어떻게 연대측정에 사용되는지, 즉 이 뼈가 12,000년 전의 것인지, 이 사람이 18,000년 전에 죽었다는 것을 알아내는 데 어떻게 사용될 수 있는지에 대해 이야기해보겠습니다. 아무것. 지구를 그려봅시다. 이것은 지구의 표면입니다. 보다 정확하게는 그것의 작은 부분에 불과합니다. 그런 다음 지구의 대기가 나옵니다. 노란색으로 칠할게요. 이곳이 분위기가 있는 곳입니다. 서명합시다. 그리고 78%는 우리 대기에 가장 흔한 원소가 질소입니다. 78%가 질소입니다. "질소"라고 적어 두겠습니다. 기호는 N입니다. 양성자 7개와 중성자 7개가 있습니다. 그래서 원자 질량약 14입니다. 그리고 가장 흔한 질소 동위원소... 우리는 화학 비디오에서 동위원소의 개념에 대해 논의합니다. 동위원소에서는 양성자가 어떤 원소인지를 결정합니다. 그러나 이 숫자는 사용 가능한 중성자 수에 따라 변경될 수 있습니다. 이런 식으로 다른 옵션 이 요소의 동위원소라고 합니다. 나는 이것을 단일 요소의 버전으로 생각합니다. 어쨌든 우리에게는 대기와 태양에서 나오는 소위 우주 방사선이 있지만 실제로는 방사선이 아닙니다. 이것은 우주 입자입니다. 수소 핵과 동일한 단일 양성자로 생각할 수 있습니다. 헬륨 핵과 같은 알파 입자일 수도 있습니다. 때로는 전자도 있습니다. 그들은 도착한 다음 대기의 구성 요소와 충돌하여 실제로 중성자를 형성합니다. 그래서 중성자가 생성됩니다. 중성자를 소문자 n으로 표시하고 질량수는 1입니다. 여기에는 양성자가 없기 때문에 아무것도 쓰지 않습니다. 양성자가 7개인 질소와는 다릅니다. 따라서 엄밀히 말하면 요소가 아닙니다. 아원자 입자. 그래서 중성자가 형성됩니다. 그리고 가끔씩... 솔직히 말해서, 이것은 일반적인 반응처럼 보이지 않습니다. 그러나 때때로 이 중성자 중 하나가 어떤 방식으로 질소-14 원자와 충돌합니다. 그것은 질소 양성자 중 하나를 녹아웃시키고 실제로 그 자리를 대신합니다. 이제 설명하겠습니다. 양성자 중 하나를 녹아웃시킵니다. 이제 7개의 양성자 대신 6이 됩니다. 하지만 이 숫자 14는 대체가 발생했기 때문에 13으로 바뀌지 않습니다. 따라서 여기에는 14개가 남게 됩니다. 그러나 이제 양성자는 6개만 있으므로 정의상 이것은 더 이상 질소가 아닙니다. 이제는 탄소입니다. 그리고 녹아웃된 양성자는 방출될 것입니다. 이건 다른 색으로 칠할게요. 이것은 플러스입니다. 우주로 방출된 양성자... 수소라고 부를 수 있습니다. 1. 어떻게든 전자를 끌어당길 수 있습니다. 전자를 얻지 못한다면 그것은 단순히 수소 이온, 어쨌든 양이온, 또는 수소 핵일 것입니다. 이 과정은 일반적인 현상은 아니지만 때때로 발생합니다. 이것이 탄소-14가 형성되는 방식입니다. 여기 탄소-14가 있습니다. 본질적으로 양성자 중 하나가 중성자로 대체되는 질소-14로 생각할 수 있습니다. 흥미로운 점은 그것이 엄청난 양이 아니라 눈에 띄는 양으로 우리 대기에서 지속적으로 형성된다는 것입니다. 이것을 적어 두겠습니다. 지속적인 형성. 괜찮은. 이제... 명확하게 말씀해주세요. 주기율표를 살펴보자. 정의에 따르면 탄소에는 6개의 양성자가 있지만 일반적으로 가장 흔한 탄소 동위원소는 탄소-12입니다. 탄소-12가 가장 일반적입니다. 우리 몸에 있는 탄소의 대부분은 탄소-12입니다. 하지만 흥미로운 점은 소량의 탄소-14가 생성되고 그 탄소-14가 산소와 결합하여 이산화탄소를 형성할 수 있다는 것입니다. 그러면 이산화탄소는 대기와 해양으로 흡수됩니다. 식물이 이를 차지할 수 있습니다. 사람들이 탄소 격리에 대해 이야기할 때 실제로는 에너지 사용에 대해 이야기하고 있습니다. 햇빛 탄소 가스를 포획하여 유기 조직으로 전환합니다. 그래서 탄소-14는 끊임없이 생성되고 있습니다. 그것은 바다에 있고, 공중에 있습니다. 전체적인 분위기와 섞여있습니다. 쓰자: 바다, 공기. 그리고 식물 속으로 들어가게 됩니다. 실제로 식물은 기체 형태로 포획되어 고체 형태, 즉 살아있는 조직으로 전달되는 고정된 탄소로 구성됩니다. 예를 들어, 이것이 나무로 만들어지는 것입니다. 탄소는 식물에 축적되어 결국 식물을 먹는 사람들에게 흡수됩니다. 우리일 수도 있습니다. 이것이 왜 흥미로운가요? 그 메커니즘은 이미 설명했는데, 탄소-12가 가장 흔한 동위원소라 할지라도 우리 몸의 일부는 일생 동안 탄소-14를 축적합니다. 흥미로운 점은 살아 있는 동안과 음식을 먹는 동안에만 이 탄소-14를 얻을 수 있다는 것입니다. 일단 죽고 지하에 묻히면 탄소-14가 포함된 어떤 것도 더 이상 먹지 않기 때문에 탄소-14는 더 이상 조직의 일부가 될 수 없습니다. 그리고 일단 죽으면 더 이상 탄소-14 보충을 받을 수 없습니다. 그리고 당신이 죽을 때 가지고 있던 탄소-14는 β-붕괴를 통해 붕괴될 것입니다. 우리는 이미 이것을 연구했습니다. - 다시 질소-14로. 즉, 프로세스가 거꾸로 진행되고 있습니다. 그래서 그것은 질소-14로 붕괴되고, β 붕괴는 전자와 반중성미자를 방출합니다. 지금은 자세히 설명하지 않겠습니다. 본질적으로, 그것이 여기서 일어나고 있는 일입니다. 중성자 중 하나가 양성자로 변하고, 반응 중에 양성자를 방출합니다. 이것이 왜 흥미로운가요? 내가 말했듯이, 당신이 살아있는 한 탄소-14가 들어오고 있습니다. 탄소-14는 끊임없이 붕괴되고 있습니다. 하지만 일단 당신이 사라지고 더 이상 식물을 소비하지 않거나 대기에서 숨을 쉬지 않는다면, 당신이 식물이라면 공기에서 탄소를 흡수합니다. 이것이 식물의 전부입니다... 식물이 죽을 때 , 더 이상 대기 중 이산화탄소를 소비하거나 직물에 포함시키지 않습니다. 이 직물의 탄소-14는 "동결"되어 있습니다. 그런 다음 특정 속도로 분해됩니다. 그런 다음 생물이 죽은 지 얼마나 오래되었는지 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 이것이 일어나는 속도, 즉 탄소-14가 붕괴하여 절반이 사라지거나 절반으로 분해되는 속도는 약 5,730년입니다. 이것을 반감기라고 합니다. 이에 대해서는 다른 비디오에서 이야기합니다. 이것을 반감기라고 합니다. 나는 당신이 이것을 이해하기를 바랍니다. 어느 부분이 사라졌는지는 알 수 없습니다. 이것은 확률론적인 개념이다. 왼쪽에 있는 모든 탄소-14는 5,730년 내에 붕괴하고 오른쪽에 있는 모든 탄소-14는 붕괴하지 않을 것이라고 가정할 수 있습니다. 본질적으로 이는 주어진 탄소-14 원자가 5,730년 이내에 질소-14로 붕괴될 확률이 50%라는 것을 의미합니다. 즉, 5,730년이 지나면 그 중 절반 정도가 쇠퇴하게 됩니다. 왜 중요 함? 모든 생명체의 조직에는 구성 물질의 일부로 일정량의 탄소-14가 있다는 것을 알고 있는데 뼈를 발견했다면... 고고학 발굴 중에 뼈를 발견했다고 가정해 보겠습니다. 당신은 이 뼈가 당신 주변 생물의 탄소-14의 절반을 가지고 있다고 말할 것입니다. 이 뼈의 나이가 5,730년임에 틀림없다고 가정하는 것은 완전히 합리적일 것입니다. 더 깊이 파고들어 다른 뼈를 찾아보면 더욱 좋습니다. 아마 몇 피트 더 깊어질 거예요. 그리고 당신은 그것이 생명체에서 발견되는 탄소-14의 1/4을 함유하고 있다는 것을 알게 될 것입니다. 그럼 그 사람은 몇 살이에요? 탄소-14의 1/4에 불과하다면 2번의 반감기를 거친 것입니다. 반감기가 1회 지나면 탄소의 1/2이 남게 됩니다. 그런 다음 두 번째 반감기가 지나면 그 절반도 질소-14로 변합니다. 따라서 여기서 2번의 반감기가 발생하여 5,730년이 2번 발생했습니다. 해당 항목의 연대에 대한 결론은 무엇입니까? 플러스 마이너스 11,460년. Amara.org 커뮤니티의 자막
물리적 기초
2015년에 Imperial College London의 과학자들은 탄화수소를 계속 사용하면 방사성 탄소 연대 측정이 무효화될 것이라고 계산했습니다.
연구진은 요르단 남부에서 자라는 나무의 탄소-14 함량을 측정하고 나이를 결정한 후 결과 날짜를 표준 방법 척도와 비교했습니다. 그 결과 평균 19년의 차이가 발견됐다. 그럼에도 불구하고 상대적으로 사소한 부정확성은 초기 성서 고고학 연구와 고생태학적 재구성에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 해당 결과는 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 저널에 게재되었습니다.
방사성 탄소 연대 측정은 유기 물질이 포함된 식물과 고고학적 유물의 연대를 측정하는 주요 방법 중 하나입니다. 과학자들은 오랫동안 이를 사용해 왔기 때문에 이제 북반구와 남반구에 대한 표준 척도가 개발되었으며 이를 교정 곡선이라고 합니다. 이는 달력 연대와 방사성탄소 연대의 의존성을 나타냅니다. 이 곡선은 직선에 상당히 가깝지만, 서로 다른 시기에 동위원소 비율의 변화를 반영합니다.
“우리는 방사성 탄소 연대 측정 분야 전체가 기초하고 있는 가정을 테스트하기 시작했습니다.”라고 미국 코넬 대학교의 수석 저자인 Stuart Manning이 말했습니다. - 지난 50년간의 대기 측정을 통해 우리는 탄소 동위원소의 함량이 일년 내내 변한다는 것을 알고 있으며, 다양한 포인트북반구에서는 식물이 다양한 시기에 활발하게 자라는 경우가 많습니다. "우리는 연구 대상인 [지리적] 지역에 따라 [방사성 탄소 연대 측정의 정확도]가 얼마나 달라지는지, 그리고 이것이 고고학적 연대 측정에 영향을 미칠 수 있는지 알고 싶었습니다."
연구의 재료는 과학자들에게 그 나이가 알려진 요르단 남부에서 자라는 나무였습니다. 저자들은 방사성 탄소 연대 측정을 사용하여 나무 나이테의 나이를 측정한 결과 표준 북반구 보정 곡선에 비해 19년의 변화가 있음을 발견했습니다. 그 결과, 과학자들은 이 지역의 역사에 관한 많은 연구 결과가 있다고 말합니다. 현대 영토이스라엘은 잘못된 가정에 기초하고 있을 수도 있습니다. 예를 들어, 많은 연구에서 사용된 보정 곡선이 이 분야에는 적합하지 않기 때문에 초기 성서 사건의 연대를 다시 확인하는 것이 합리적입니다.
저자들은 이전에 발표된 여러 연표에 결과를 적용한 결과 연대 측정이 조금만 변경되어도 달력 날짜가 변경될 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이는 과거의 역사, 고고학 및 기후에 대한 논란이 되는 문제를 해결할 때 고려해야 할 사항입니다. “우리 작업은 성서 초기 시대 남부 레반트의 고고학 연대와 초기 역사에 대한 재검토와 재고의 시작이 되어야 합니다.”라고 매닝은 결론을 내립니다.
자료가 마음에 드셨나요? Yandex.News의 "내 소스"에서 더 자주 읽어보세요.
화석 탄소 배출의 영향
또한보십시오
문학
- 게라시모프 I.P.소련 과학 아카데미 지리 연구소의 방사성 탄소 연구: 커뮤니케이션. 1-5: // 제4기 연구위원회 게시판. 메시지 1: 1975. No. 44. P. 154-159; 메시지 2: 1976. No. 46. P. 185-189; 메시지 3: 1979. No. 49. P. 179-187; 메시지 4: 1980. No. 50. P. 206-213; 메시지 5: 1983. No. 52. pp. 205-211.
- 바그너 G.A.지질학, 고고학, 역사 분야의 과학적 연대측정 방법: 교과서. - M .: Tekhnosphere, 2006. - 534 p. - ISBN 5-94836-037-7.
- 코로노프스키 N.V.일반 지질학: 교과서. - 2판. - M .: 출판사 "KDU", 2010. - P. 122-124. - 526초 - ISBN 978-5-98227-682-7.
- * L. 커리“방사성탄소 연대측정의 놀라운 도량학적 역사 II”. J.Res. Natl. 인스타그램 서다. 기술. 109(2004) 185-217.
노트
- 고드윈, H. (1962). “방사성탄소의 반감기.” 자연. 195 (4845): 984. Bib코드:
많은 사람들이 방사성 탄소 연대 측정 결과를 언급하지만, 모든 사람이 이 방법의 본질과 적용 가능성을 아는 것은 아닙니다. 또한 반드시 주의해야 할 "함정"도 있습니다. 재료를 선택할 때 독자들은 방사성 탄소 방법에 대한 간략한 개요와 찬반 의견을 알게 될 것입니다.
방사성 탄소 연대 측정 - 연대 측정 방법 유기재료방사성 탄소 동위원소 14C의 함량을 측정함으로써. 이 방법은 고고학과 지구과학에서 널리 사용됩니다.
방사성 탄소원
지구와 그 대기는 끊임없이 방사성 흐름에 노출되어 있습니다. 기본 입자성간 공간에서. 상층 대기로 침투한 입자는 그곳의 원자를 쪼개어 양성자와 중성자뿐 아니라 더 큰 원자 구조를 방출합니다. 공기 중의 질소 원자는 중성자를 흡수하고 양성자를 방출합니다. 이 원자는 이전과 마찬가지로 질량이 14이지만 양전하가 적습니다. 이제 그들의 요금은 6입니다. 따라서 원래의 질소 원자는 탄소의 방사성 동위원소로 변환됩니다.
여기서 n, N, C 및 p는 각각 중성자, 질소, 탄소 및 양성자를 나타냅니다.
우주선의 영향으로 대기 질소로부터 방사성 탄소 핵종의 형성은 평균 속도로 발생합니다. 지구 표면의 1제곱센티미터당 2.4 at./s. 태양 활동의 변화로 인해 이 값이 약간 변동될 수 있습니다. 탄소-14는 방사성이므로 불안정하며 점차 탄소-14 원자로 변합니다. 이러한 변환 과정에서 전자(음성 입자)를 방출하여 이 과정 자체를 기록할 수 있습니다.
우주선의 영향으로 방사성 탄소 원자가 형성되는 것은 일반적으로 다음과 같습니다. 상위 레이어고도 8~18km의 대기. 일반 탄소와 마찬가지로 방사성탄소도 공기 중에서 산화되어 방사성 이산화물(이산화탄소)을 형성합니다. 바람의 영향으로 대기는 지속적으로 혼합되며 궁극적으로 우주선의 영향으로 형성된 방사성 이산화탄소는 대기 이산화탄소에 고르게 분포됩니다. 그러나 대기 중 방사성 탄소 14C의 상대적 함량은 매우 낮습니다. 일반 탄소 12C 1g당 1.2*10-12g.
살아있는 유기체의 방사성 탄소
모든 식물과 동물 조직에는 탄소가 포함되어 있습니다. 식물은 대기로부터 이산화탄소를 얻고 동물은 식물을 먹기 때문에 이산화탄소도 간접적으로 몸에 들어갑니다. 따라서 우주선은 모든 생명체의 방사능 원천입니다.
죽음은 생명체의 방사성 탄소 흡수 능력을 박탈합니다. 죽은 유기 조직에서는 방사성 탄소 원자의 붕괴를 포함한 내부 변화가 발생합니다. 이 과정에서 5730년이 넘는 기간 동안 원래 14C 핵종 수의 절반이 14N 원자로 변환됩니다. 이 시간 간격을 14C의 반감기라고 합니다. 또 다른 반감기가 지나면 14C 핵종의 함량은 원래 수의 1/4에 불과하고 다음 반감기 이후에는 1/8 등이 됩니다. 결과적으로, 샘플 내 14C 동위원소 함량을 방사성 붕괴 곡선과 비교할 수 있으며 이를 통해 유기체가 사망한 이후 경과된 기간(탄소 순환에서 제외)을 설정할 수 있습니다. 그러나 표본의 절대 연령을 결정하려면 지난 50,000년 동안 유기체의 14C 초기 함량(방사성탄소 연대 측정 자료)에 변화가 없었다는 가정이 필요합니다. 실제로, 우주선의 영향으로 14C의 형성과 유기체에 의한 흡수가 다소 변했습니다. 결과적으로 샘플의 14C 동위원소 함량을 측정하면 대략적인 날짜만 제공됩니다. 초기 14C 함량 변화의 영향을 설명하기 위해 나이테의 14C 함량에 대한 연대표 데이터를 사용할 수 있습니다.
방사성탄소 연대측정 방법은 W. Libby(1950)에 의해 제안되었습니다. 1960년에는 방사성탄소 연대측정법이 널리 받아들여졌고, 방사성탄소 실험실이 전 세계에 설립되었으며, 리비는 노벨 화학상을 수상했습니다.
방법
방사성 탄소 연대 측정을 위한 샘플은 절대적인 방법을 사용하여 채취해야 합니다. 깨끗한 도구그리고 멸균소에 건조 보관하세요 비닐 봉투. 선정 장소 및 조건에 대한 정확한 정보가 필요합니다. 이상적인 목재 샘플 숯또는 조직의 무게는 약 30g이어야 하며 껍질의 경우 50g의 무게가 바람직하고 뼈의 경우 500g이 바람직합니다(그러나 최신 기술을 사용하면 훨씬 작은 샘플에서도 연령을 확인할 수 있습니다). 각 샘플은 나중에 자라는 식물의 뿌리나 고대 탄산염 암석 조각 등 오래되고 어린 탄소 함유 오염 물질을 철저하게 청소해야 합니다. 뒤에 사전 청소그런 다음 샘플은 실험실에서 화학적 처리를 거칩니다. 산성 또는 알칼리성 용액은 시료에 침투했을 수 있는 탄소를 함유한 외부 미네랄과 용해성 유기 물질을 제거하는 데 사용됩니다. 그 후, 유기 시료는 연소되고 껍질은 산에 용해됩니다. 이 두 절차 모두 결과적으로 이산화탄소 가스가 방출됩니다. 이는 정제된 시료의 모든 탄소를 포함하며 때로는 방사성 탄소 연대 측정에 적합한 다른 물질로 변환됩니다.
방사성 탄소 활동을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그 중 하나는 14C가 붕괴하는 동안 방출되는 전자의 수를 결정하는 것에 기초합니다. 방출 강도는 연구 중인 샘플의 14C 양에 해당합니다. 샘플에 포함된 14C 원자 수의 약 25만분의 1만 하루에 붕괴되기 때문에 계산 시간은 최대 며칠입니다. 또 다른 방법은 질량이 14인 모든 원자를 식별하는 질량 분석기를 사용해야 합니다. 특수 필터를 사용하면 14N과 14C를 구분할 수 있습니다. 붕괴가 일어날 때까지 기다릴 필요가 없기 때문에 14C 측정은 1시간 이내에 완료될 수 있습니다. 1mg의 샘플이면 충분합니다. 직접 질량 분석 방법을 AMS 연대 측정이라고 합니다. 이 경우 일반적으로 핵물리학 분야 연구를 수행하는 센터에 위치한 복잡하고 매우 민감한 장비가 사용됩니다.
전통적인 방법은 훨씬 덜 부피가 큰 장비를 필요로 합니다. 먼저, 가스의 조성을 결정하는 계수기가 사용되었으며 원칙적으로 가이거 계수기와 유사했습니다. 카운터는 샘플에서 얻은 이산화탄소나 기타 가스(메탄 또는 아세틸렌)로 채워졌습니다. 장치 내부에서 발생하는 방사성 붕괴는 약한 전기 충격을 생성합니다. 배경 방사선 에너지 환경 14C의 붕괴로 인한 방사선과 달리 일반적으로 그 에너지는 일반적으로 배경 스펙트럼의 하한에 가깝습니다. 14C 데이터에 대한 배경 값의 매우 바람직하지 않은 비율은 카운터를 외부 방사선으로부터 격리함으로써 개선될 수 있습니다. 이를 위해 카운터는 수cm 두께의 철이나 고순도 납으로 만든 스크린으로 덮여 있습니다. 또한, 카운터 자체의 벽은 서로 가까이 위치한 가이거 계수기로 보호되어 있으며, 모든 우주 방사선을 지연시켜 샘플이 포함된 계수기 자체를 약 0.0001초 동안 비활성화합니다. 스크리닝 방법은 배경 신호를 분당 몇 번의 붕괴(18세기로 거슬러 올라가는 3g 목재 샘플은 분당 ~40 14C 붕괴를 나타냄)로 줄여 상당히 오래된 샘플의 연대를 측정하는 것이 가능합니다.
1965년경부터 액체섬광법이 연대 측정에 널리 보급되었습니다. 이는 시료에서 생성된 탄소질 가스를 작은 유리 용기에 보관하고 검사할 수 있는 액체로 변환합니다. 14C 방사성 핵종의 붕괴 중에 방출되는 전자 에너지로 충전되는 특수 물질 (신틸레이터)이 액체에 추가됩니다. 신틸레이터는 저장된 에너지를 광파의 형태로 거의 즉시 방출합니다. 광전 증배관을 사용하여 빛을 포착할 수 있습니다. 섬광 계수기에는 이러한 튜브가 두 개 포함되어 있습니다. 잘못된 신호는 하나의 핸드셋에서만 전송되므로 식별하고 제거할 수 있습니다. 현대의 섬광 계수기는 매우 낮거나 거의 0에 가까운 배경 방사선을 특징으로 합니다. 높은 명중률최대 50,000년 된 샘플.
섬광법은 탄소가 벤젠으로 전환되어야 하기 때문에 세심한 시료 준비가 필요합니다. 이 공정은 이산화탄소와 용융 리튬이 반응하여 탄화리튬을 형성하는 것으로 시작됩니다. 탄화물에 물을 조금씩 첨가하면 용해되면서 아세틸렌이 방출됩니다. 샘플의 모든 탄소를 포함하는 이 가스는 촉매의 영향으로 투명한 액체인 벤젠으로 변환됩니다. 다음 체인 화학식이 과정에서 탄소가 한 화합물에서 다른 화합물로 어떻게 이동하는지 보여줍니다.
14C 실험실 측정에 기초한 모든 연대 결정을 방사성탄소 연대측정이라고 합니다. 이는 현재 날짜(BP) 이전의 연수로 주어지며, 근현대 날짜(1950년 또는 2000년)를 시작점으로 사용합니다. 방사성 탄소 연대는 항상 가능한 통계적 오류를 표시합니다(예: 1760 ± 40 BP).
애플리케이션
일반적으로 사건의 연대를 결정하기 위해 여러 가지 방법이 사용됩니다. 특히 다음과 같은 경우에는 더욱 그렇습니다. 우리 얘기 중이야비교적 최근의 사건에 대해. 크고 잘 보존된 표본의 연령은 10년 이내로 결정될 수 있지만 표본을 반복적으로 분석하려면 며칠이 걸립니다. 일반적으로 결과는 결정된 연령의 1% 정확도로 얻어집니다.
특히 역사적 데이터가 없을 때 방사성탄소 연대측정의 중요성은 더욱 커집니다. 유럽, 아프리카, 아시아에서는 초기 흔적이 발견되었습니다. 원시인방사성 탄소 연대 측정이 가능한 시간 제한을 넘어서십시오. 50,000년 이상 된 것으로 밝혀졌습니다. 그러나 방사성 탄소 연대 측정은 다음의 범위에 속합니다. 초기 단계사회 조직과 최초의 영구 정착지, 고대 도시와 국가의 출현.
방사성 탄소 연대 측정은 많은 고대 문화의 연대표를 개발하는 데 특히 성공적이었습니다. 덕분에 이제 문화와 사회의 발전 과정을 비교하고 어떤 그룹이 특정 도구를 최초로 습득했는지 확인할 수 있습니다. 새로운 유형정착지를 건설하거나 새로운 무역로를 개척했습니다.
방사성탄소를 이용한 연대측정은 보편화되었습니다. 14C 방사성 핵종은 대기 상층에서 형성된 후 다양한 환경으로 침투합니다. 낮은 대기의 기류와 난기류는 방사성탄소의 전 세계적인 분포를 보장합니다. 14C는 바다 위의 기류를 통과하면서 먼저 물의 표층으로 들어간 다음 깊은 층으로 침투합니다. 대륙 전체에서 비와 눈은 14C를 지구 표면으로 가져오고, 강과 호수, 빙하에 점차적으로 축적되어 수천 년 동안 저장될 수 있습니다. 이러한 환경에서 방사성 탄소 농도를 연구하면 세계 해양의 물 순환과 마지막 빙하기를 포함한 과거 시대의 기후에 대한 지식이 더해집니다. 전진하는 빙하에 의해 쓰러진 나무의 잔해에 대한 방사성 탄소 연대 측정을 통해 가장 최근의 결과는 다음과 같습니다. 추운 기간지구상의 종말은 대략 11,000년 전이다.
식물은 매년 성장기 동안 대기로부터 이산화탄소를 흡수하며 동위원소 12C, 13C 및 14C는 대기에 존재하는 비율과 거의 같은 비율로 식물 세포에 존재합니다. 12C와 13C 원자는 대기 중에 거의 일정한 비율로 포함되어 있지만, 14C 동위원소의 양은 형성 강도에 따라 변동됩니다. 나이테라고 불리는 연간 성장 층은 이러한 차이를 반영합니다. 한 그루의 연륜이 연속적으로 이어지는 순서는 참나무에서는 500년, 레드우드와 브리슬콘 소나무에서는 2,000년 이상 지속될 수 있습니다. 미국 북서부의 건조한 산악 지역과 아일랜드와 독일의 이탄 습지에서 죽은 나무 줄기가 있는 지평선이 발견되었습니다. 다양한 연령대. 이러한 발견을 통해 우리는 거의 10,000년 동안 대기 중 14C 농도의 변동에 대한 정보를 결합할 수 있습니다. 실험실 연구 중 샘플의 연령을 정확하게 결정하는 것은 유기체의 수명 동안 14C 농도에 대한 지식에 달려 있습니다. 지난 10,000년 동안 이러한 데이터가 수집되어 일반적으로 1950년과 과거 대기 14C 수준의 차이를 보여주는 보정 곡선 형태로 표시됩니다. 방사성 탄소 연대와 보정 연대 사이의 불일치는 서기 1950년 사이의 간격에 대해 ± 150년을 초과하지 않습니다. 그리고 기원전 500년 고대에는 이러한 불일치가 증가하여 방사성탄소 연대가 6000년으로 800년에 이릅니다.
문학:
리비 V.F. 방사성 탄소에 의한 연령 결정. – 컬렉션: 지질학의 동위원소. 엠., 1954년
Rankama K. 지질학의 동위원소. 엠., 1956년
실버 L.R. 방사성탄소 방법과 제4기 고문서 연구에의 응용. 엠., 1961
노인 I.E. 핵지리연대기. 엘., 1961년
실버 L.R. 제4기 지질학에 방사성탄소 방법을 적용합니다. 엠., 1965
Ilves E.O., Liiva A.A., Punning J.-M.K. 방사성탄소 방법과 제4기 지질학 및 고고학에서의 응용. 탈린, 1977
Arslanov H.A. 방사성탄소: 지구화학과 지구연대기. 엘., 1987
최근 서울시에서는 다음과 같은 문제로 많은 논란이 일고 있습니다. 대체 역사, 연대기, 창조론 및 진화론. 논쟁 과정에서 “특정 유물, 현상, 사건 등의 연대에 대한 과학적/일반적으로 받아들여지는 증거가 신뢰할 수 있는가?”라는 주제가 제기됩니다.
따라서 저는 유물의 연대를 결정하는 가장 일반적인 방법 중 하나인 방사성 탄소 연대 측정 방법에 대한 설명을 여러분께 알려드립니다.
방사성탄소 연대측정 방법탄소 함유 물질의 연대를 결정하기 위해 동위원소 탄소-14(14C)의 자연 존재비를 사용하는 방사성 측정 방법입니다. 적용 범위 - 최대 50,000년.원시 연령 데이터, 즉 교정되지 않은 데이터는 일반적으로 방사성탄소년"지금까지". 제로 참조로서, 즉 "현재 시간"은 서기 1950년으로 간주됩니다.
방사성 탄소 연대 측정법은 1949년 시카고 대학교 교수인 윌라드 리비(Willard Libby)와 그의 동료들에 의해 발명되었습니다. 1960년에 그는 받았다. 노벨상그의 발명품으로 화학을 전공했습니다.
이 방법의 핵심은 대기 중의 안정한 질소 동위원소(14N)를 우주선에 노출시켜 이를 탄소 동위원소인 14C로 변환시키는 것인데, 반감기는 5730±40년이다. 살아있는 유기체는 생명 활동 과정에서 대기 탄소를 흡수하여 조직에 일정량의 14C를 축적한 다음 점차적으로 분해됩니다(유기체가 죽은 후에는 14C를 체내로 새로 섭취하지 않는다고 가정합니다). 티슈). 연구자가 평균 14C의 양을 아는 것만으로도 충분합니다. 이 유형유기체는 일생 동안 축적되고 조직에 얼마나 많이 남아 있는지 결정합니다. 이러한 데이터를 기반으로 방사성 탄소 연도의 나이가 계산됩니다.
이 방법의 효율성과 정확성에 대한 첫 번째 시연 중 하나는 역사적 문서를 통해 나이가 미리 알려진 고대 이집트 파라오의 매장에서 나온 나무의 나이를 측정한 것입니다.
프로세스의 물리학
탄소에는 2개의 안정 동위원소가 있습니다. 12C(98.89%)와 13C(1.11%)입니다. 또한 지구상에는 불안정한 동위원소인 14C가 미량(0.0000000001%) 존재합니다. 이 동위원소는 반감기가 약 5,730년이므로 오래 전에 지구상에서 사라져야 했습니다. 그러나 지구 대기를 폭격하는 우주선의 끊임없는 흐름은 이 공급을 갱신합니다. 우주선이 대기에 충돌하여 생성된 중성자는 핵반응질소 원자의 핵으로:
아니오 14 7 엔 → 14 6 C+p
14C의 가장 많은 양은 고도 9~15km와 고위도의 대기에서 관찰되며, 대기 전체에 퍼지고 바다에 용해됩니다. 을 위한 대략적인 분석 14C의 "생성"은 거의 일정한 속도로 일어나고 대기 중 14C의 함량은 거의 일정하다고 믿어집니다(몰당 14C 원자 6,000억 개).
생성된 탄소는 빠르게 14 CO 2 로 산화되어 식물과 미생물에 흡수되어 다른 유기체의 먹이 사슬로 들어갑니다. 따라서 모든 살아있는 유기체는 일생 동안 일정량의 14C를 지속적으로 섭취합니다. 이것이 죽자마자 이 교환은 중단되고 축적된 14C는 베타 붕괴 반응에서 점차적으로 분해됩니다.
14 6 ㄷ → 14 7 N + 전자 - +v 전자
전자와 반중성미자를 방출함으로써 14C는 안정된 질소로 변합니다.
1958년에 헤셀 드 브리스(Hessel de Vries)는 대기 중 14C 농도가 시간과 장소에 따라 크게 달라질 수 있음을 보여주었습니다. 보다 정확한 측정을 위해 이러한 변경 사항이 교정 곡선 형태로 고려됩니다. 아래 그림은 호주와 뉴질랜드의 대기 중 14 CO2 농도 변화의 역학을 보여줍니다. 상당한 급증은 수많은 응용 프로그램으로 인해 발생합니다. 핵무기분위기에서.
또한, 해양 유기체는 물에 용해된 탄산염으로부터 탄소를 얻을 수 있는 것으로 알려져 있으며, 그 나이는 매우 중요할 수 있습니다. 이로 인해 14C 동위원소의 "결핍"이 있을 수 있어 방사성탄소 방법이 훨씬 더 중요해집니다. 이러한 유형의 재료에 대해서는 신뢰성이 떨어집니다.
연령 계산14C의 붕괴는 지수법칙을 따릅니다. 즉, 주어진 기간에 붕괴되는 원자의 수는 해당 기간이 시작될 때의 초기 원자 수에 따라 달라집니다. 남은 원자 수 와 함께 시간이 지나면 티 , 다음 공식으로 표현됩니다.
씨 = 씨 0 이자형 -t/T
어디 0부터 - 초기 원자 수, 티 - 평균 감쇠 시간 = ~ 1/2 (반감기) *ln2 , 이자형 는 자연로그의 밑이다.
따라서 방사성탄소 시대는 t RV (14C 양의 변동을 보정하지 않음)은 다음 공식으로 표현됩니다.
티 RV= -t 1/2 *통나무 2 (C/C 0 )
측정 및 척도
전통적인 방법샘플에 남아 있는 14C 물질의 계산은 여전히 부패하고 있는 원자의 수를 계산하는 것을 기반으로 합니다(기체 및 액체 방법).센서가 장착된 특수 섬광 챔버에서 개별 14C 원자가 붕괴하여 생성된 "플레어"를 직접 계산하는 섬광)이지만 작은 샘플(탄소 1g 미만)을 연구할 때 민감하지 않으며 큰 오류가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 10,000년 된 표본에서 평균 붕괴 횟수는 탄소 1몰(목재의 경우 약 30~40g)당 4원자/초가 됩니다. 이는 신뢰할 수 있는 통계를 얻기에는 너무 낮거나 시간이 너무 오래 걸립니다. (외부 섬광으로 인해 오류가 누적될 수도 있음)
동위원소 질량분석법
V 지난 몇 년방사성 탄소 연대 측정의 주요 도구가 되었습니다. 이 방법은 서로 다른 동위원소(및 이들로 구성된 물질)의 원자가 다른 질량. 물질의 샘플은 산화되어 다음을 형성합니다. 이산화탄소(나머지 산화물이 제거됨) 생성된 가스는 이온화되고 고속전하를 띤 분자가 원래 궤도에서 벗어나는 자기 챔버를 통과합니다. 편차가 클수록 분자는 가벼워지고, 14C가 적게 포함되어 있는데, 약하게 편차가 있는 분자와 강하게 편차가 있는 분자의 비율을 계산하면 시료 내 14C의 농도를 높은 정확도로 판별할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 질량이 몇 밀리그램에 불과한 샘플의 연대를 최대 60,000년까지 연대 측정할 수 있습니다(2005년 데이터).
구경 측정
반복적으로 언급한 바와 같이, 이 방법은 대기 중 14C의 함량이 거의 일정하다는 가정에 크게 의존합니다. 그러나 실제로는 그렇지 않습니다. 14C의 수준은 여러 요인에 따라 달라집니다. 우선, 지구 자기장의 변화에 따라 변하는 우주 방사선의 강도에 대해 알아보고, 이는 다시 태양 플레어의 영향을 받습니다. 또한, 14C 균형은 해양(가스 응축물), 화산 활동 및 기타 활동에서 대기로 탄소가 대량으로 배출되기 때문에 깨질 수 있습니다. 기후 변화와 인간 활동도 이러한 균형을 깨뜨릴 수 있습니다.
방법을 교정하는 주요 방법, 즉 필요한 기간에 14C 균형을 계산하는 주요 방법은 방사성탄소 방법의 결과를 다른 독립적인 방법(연대기학, 핵심 연구)과 비교하는 것입니다. 고대 얼음, 바닥 퇴적물, 고대 산호 샘플, 동굴 퇴적물 및 퇴적물.
보정 그래프는 다른 방법을 조합하여 계산한 샘플의 연대에 대한 방사성탄소 연대의 의존성을 보여줍니다. 최신(2004년 데이터에 따르면) 교정 정확도는 최대 6,000년까지 ±16년이고 최대 26,000년까지 ±160년을 넘지 않습니다.
따라서 현대의 방사성탄소 연대측정법은 다음과 같습니다. 꽤 정확하다특히 표본의 나이를 대략적으로 추정하기 위해 역사적 기간문명발달(기원전 4000년) 그러나 수많은 오류 누락되거나 잘못된 교정, 14C 동위원소의 양을 계산하는 구식 방법, 그리고 그 결과 발생한 "답변 조정"은 이 방법을 사용한 연대 측정의 타당성에 대한 의심의 여지가 많습니다..그러나 이제 (다시 말하지만, 특정 주의 사항이 있음) 이 방법은 신뢰할 수 있는 것으로 간주될 수 있음특히 이 연구를 수행하는 전 세계 약 130개의 독립 실험실이 있고 교정을 개선하기 위한 작업이 지속적으로 진행되고 있기 때문입니다.
문학
- Arnold, J. R. 및 Libby, W. F. (1949)방사성탄소 함량에 따른 연대 측정: 알려진 연대 샘플을 이용한 확인 , 과학 110, 678-680.
- 리비, W.F. 방사성 탄소 연대 측정, 2판, 시카고, 시카고 대학 출판부, 1955년.
- C. 크로우, 지난 5000년 동안의 탄소-14 활동, 자연, 182, (1958): 470 + 반박같은 호에: a) K. O. Münnich, H. G. Östlund 및 H. de Vries, 자연, 182, (1958): 1432 및 b) H. Barker, 자연, 182, (1958): 1433 - 두 가지 모두 14C 수준의 광범위한 변화에 대한 증거를 제공하고 따라서 C. Crowe가 제시한 샘플에 대해 훨씬 더 젊은 연령을 제공하는 계산을 제공합니다.
- 드 브리스, H.L.(1958). 지구상의 시간과 위치에 따른 방사성 탄소 농도의 변화, 절차 Koninlijke Nederlandse Akademie Wetenschappen나, 61: 94-102; 및 지구화학 연구, P. H. Abelson (Ed.) (1959) Wiley, New York, p. 180
- 에이트켄, M.J. 물리학과 고고학, 뉴욕, Interscience 출판사, 1961.
- 리비, W.F. 방사성탄소; 원자시계, 연례 과학 및 인류 저널, 1962.
- A.J. 코바르(1966)
