Phương pháp Carbon phóng xạ

(radiocarbon dating)

Iceman khám phá trên đỉnh Apes nước Áo , chết ngót nghét 5000 năm trước

Trước tiên chúng ta thử tìm hiểu về halflife là gì?

Trong hóa học halflife để chỉ số thời gian cần thiết cho một nửa số lượng nguyên tử trong vật mẫu hóa học nào đó thoái hóa (decay) đi thành một thứ nguyên tố khác. Halflife của một đồng vị(isotope) luôn bằng nhau.

Ví dụ halflife của beryllium 11 chỉ 13.81 giây đồng hồ có nghĩa bạn bắt đầu 16 gam beryllium 11 đợi 13.81 giây sau bạn chỉ còn 8 gam beryllium 11 thôi còn 8 gam kia đã thoái hóa (decayed) thành boron 11. Và tiếp tục 13.81 giây sau bạn chỉ còn 4 gam beryllium 11 và 13.81 giây nữa bạn còn 2 gam beryllium 11.

Nhưng với CARBON 14 thì halflife của nó lâu hơn nhiều tới 5730 năm mới thành đồng vị C12

Lâu kinh khủng là Uranium 235 (U ) lâu tới ...700 000000 năm !!!

Tính tuổi tàn tích sinh vật bằng phương pháp carbon phóng xạ (Radiocarbon Dating) là cách thức để các nhà khảo cổ dùng để ước tính tuổi của các sinh vật thời thượng cổ.

Carbon dioxide (CO2) trong bầu khí quyển luôn chứa đựng một tỷ lệ nhất định carbon phóng xạ, đó là Carbon14 (14 C ) tuổi phân hủy của nó là 5730 năm. ( nhân của nguyên tử C 14 gồm 8 neutrons và 6 protons)-có nghĩa là nguyên tử C 14 này cần 5730 năm cho 1 half life, để phân hủy (decayed) thành đồng vị không phóng xạ là 12 C (nhân nguyên tử C12 bình thường có đồng đều 6 protons và 6 neutrons.

Cây cỏ hấp thụ carbon dioxide từ bầu khí quyển qua chức năng của lá cây. Súc vật ăn vào lá cây thế là cuối cùng tất cả sinh vật (động vật và thực vật) đều có chứa hàm lượng carbon phóng xạ với một tỷ lệ giống nhau. (C14/C12) với điều kiện tất cả đang còn sống.

Sau khi sinh vật đó chết đi, chúng ngưng hấp thụ C14. Rồi số lượng C14 trong cơ thể chết đó bắt đầu phân hủy (decayed) theo tốc độ lũy tiến (exponentially). Chúng ta có thể tính toán thời gian đã trôi qua từ lúc sinh vật đó đã bắt đầu chết đi bằng cách đo số lượng C14 còn tồn động lại trong tàn tích sinh vật đó.

Lấy thí dụ, nếu trong xương của một con lừa còn chứa 73% lượng C14 khi so sánh với một con lừa hiện đang sống. Và tiếp đến chúng ta tính xem nó chết cách đâu bao nhiêu năm?

Bằng một công thức toán học chúng ta tính như sau:

(vì lượng C14 chỉ còn 73% có nghĩa là con lừa sống ví dụ 1 gam C14 thì hiện tại bộ xương lừa kia là 0.73 gam ), nên chúng ta có thể lập phương trình sau:

0.73 = (1.00) x e ^[– ( t x ln 2)/5730]

trong đó gồm có :

x : nhân với…
/ : chia
ln 2, e: natural logarithm
^ : luỹ thừa với...
t : thời gian

5730 : 1 half life của C(14) dài 5730 năm

Sau khi tính toán bằng cách giải phương trình trên, chúng ta tìm ra t= 2601.

Như vậy con vật này chết cách đây khoảng 2600 năm.

Bằng phương pháp này chúng ta tính ICE MAN xác một người thượng cổ tìm ra trên đỉnh ALPINE- (biên giới nước Ý và ÁO -Âu Châu) năm 1991, chết cách đây khoảng 5200 năm. Nhiệt độ lạnh giá vĩnh hằng trên đỉnh núi này này đã tạo nên một xác ướp thiên nhiên, làm món quà quý giá cho các nhà khoa học nghiên cứu con người thời buổi sơ khai ngót nghét cách đây hơn 5000 năm.

17-06-2011 at 12:55 PM. Đinh Trọng Phúc - San Jose California