المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 عمرسنجي با كربن 14 (زنگ تفريح شماره‌ي 101)
عمرسنجي با كربن 14 (زنگ تفريح شماره‌ي 101)زنگ تفريح فيزيك
ويژگي نيمه عمر در مواد راديواكتيو و استفاده از آن براي عمرسنجي

عمرسنجي با كربن 14






نيمه‌عمر كربن 14

ممكن است خبرهايي را در مورد مصنوعات باستاني ديده يا خوانده باشيد. در حفاري باستان شناسي قسمتي از ابزار چوبي را از زير خاك در مي آورند و مشخص مي شود يافته هاي باستان‌شناسي مثلاً مربوط به 5000 سال قبل است. جسد موميايي شده‌ي كودكي در آندس (Andes) يافت شده و باستان‌شناسان مي گويند كه اين كودك بيش از 2000 سال پيش زندگي مي‌كرده است.

دانشمندان چگونه سن بقاياي يك انسان يا شئ را مي فهمند؟ چه روش‌هايي را به‌كار مي برند و اين روش‌ها چگونه عمل مي‌كنند؟ در اين نوشته‌ي كوتاه آنچه را دانشمندان انجام مي‌دهند با هم مرور مي‌كنيم. از ويژگي راديواكتيويته‌ي عناصر بخصوص كربن 14 براي اندازه‌گيري سن اجسام استفاده مي‌كنيم. نيمه‌عمر كربن 14 روشي است براي اندازه‌گيري سن قطعي مصنوعات باستان‌شناسي يك منبع زيستي مثلاً 5000 هزار ساله.

در تعيين عمر چيزهايي از قبيل استخوان، لباس، چوب و فيبر گياهي كه به نسبت معيني توسط فعاليت انسان در گذشته ايجاد شده به كار مي‌رود.

كربن 14 چگونه به وجود آمده است؟

پرتوهاي كيهاني هر روز به مقدار زياد وارد جو زمين مي‌شوند. براي مثال هر انسان در هر ساعت مورد اصابت حدود نيم ميليون پرتو پرانرژي كيهاني قرار مي‌گيرد. چندان غيرعادي نيست كه پرتو كيهاني با يك اتم در جو برخورد و پرتو كيهاني ثانويه به شكل يك نوترون پرانرژي ايجاد كند و اين نوترون هاي پرانرژي با اتم‌هاي نيتروژن برخوردكنند. وقتي نوترون با نيتروژن 14 (7 نوترون و 7 پروتون) برخورد مي‌كند اتم هاي نيتروژن به كربن 14 (6 پروتون و 8 نوترون) و يك اتم هيدروژن (يك پروتون و صفر نوترون) تبديل مي‌شوند. كربن 14 راديواكتيو است.

شكل1.



كربن 14 در جانداران

اتم‌هاي كربن 14 كه از پرتوهاي كيهاني ايجاد شده به شكل دي اكسيد كربن با اكسيژن تركيب مي‌شود و گياهان به طور طبيعي آن‌را جذب مي‌كنند و توسط فوتوسنتز در فيبرهاي گياهي پخش مي‌شوند. حيوانات و انسان‌ها گياهان را مي‌خورند و كربن 14 را به خوبي جذب مي‌كنند. نسبت طبيعي كربن (كربن12) به كربن 14 در هوا و همه‌ي موجودات زنده در يك زمان معين تقريباً ثابت است.

شكل 2.

ممكن است در يك تريليون اتم كربن يكي كربن 14 باشد. اتم‌هاي كربن 14 همواره متلاشي مي‌شوند اما به نسبت ثابت جايگزين اتم‌هاي كربن 14جديد مي‌شوند. در اين لحظه درصد معيني اتم كربن 14 در بدن شما و همه‌ي گياهان و حيوانات جاندار وجود دارد.

تعيين عمر يك فسيل

به زودي ارگانيسم‌هاي زنده مي‌ميرند و دريافت كربن جديد متوقف‌ مي‌شود. نسبت كربن 12 به 14 در لحظه‌ي مرگ با ساير موجودات زنده برابر است اما كربن 14 متلاشي مي‌شود و جايگزين نمي‌شود. مادامي‌كه مقدار كربن 12 باقيمانده در نمونه ثابت باشد، اين كربن 14 با نيمه عمر 5700 ساله‌اش متلاشي مي‌شود. با مشاهده‌ي نسبت كربن 12 به 14 در اين نمونه و مقايسه‌ي آن با ارگانيسم‌هاي زنده امكان تعيين عمر موجود زنده در گذشته تقريباً با دقت مشخص مي‌شود.

فرمول زير براي محاسبه‌ي عمر يك نمونه با استفاده از كربن 14 است :

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

كه لگاريتم طبيعي Nf/N درصد كربن 14 در نمونه در مقايسه با مقدار بافت زنده و t1/2 نيمه‌عمر كربن 14 است ‌(5700 سال). بنابراين اگر شما فسيلي داشته باشيد كه 10درصد كربن 14 در مقايسه با نمونه‌ي زنده داشته باشد، پس عمر آن فسيل :

t = [ ln (0.10) / (-0.693) ] x 5,700 years

t = [ (-2.303) / (-0.693) ] x 5,700 years

t = [ 3.323 ] x 5,700 years

t = 18,940 years old

چون نيمه‌عمر كربن 14، 5700 سال است اين تنها براي عمرسنجي مواردي بيش از حدود 6000 سال عمر معتبر است. به هر ترتيب اصول عمرسنجي كربن 14 براي ساير ايزوتوپ ها هم مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

پتاسيم 40 عنصر طبيعي راديو اكتيو ديگري است كه در اندام تمام موجودات وجود دارد و نيمه‌عمر آن 1/3 ميلياردسال است. ساير راديوايزوتوپ‌هاي مفيد براي عمرسنجي راديواكتيويته شامل اورانيم 235 است (نيمه‌عمر 704 ميليون سال)، اورانيم 238 (نيمه‌عمر 4.5 ميليارد سال)، توريم 232 (نيمه‌عمر 14 ميليارد سال) و روبيديم 87 (نيمه‌عمر 49 ميليارد سال).

استفاده از راديوايزوتوپ‌هاي مختلف عمرسنجي نمونه‌هاي زيستي- زمين‌شناختي با دقت بالا را ممكن مي‌كند. در هر حال عمرسنجي راديوايزوتوپ ممكن نيست در آينده چندان كاربرد داشته باشد. هرچيزي كه بعد از دهه‌ي 1940 از بين برود (زماني كه تازه بمب‌ها ي ‌هسته‌اي، راآكتورهاي هسته‌اي و آزمايش‌هاي هسته‌اي سال‌هاي اوليه ي خود را طي مي‌كرد) عمرسنجي دقيق آن‌ها بسيار سخت‌تر خواهد بود،‌چرا كه نيمه عمر مواد راديواكتيو و البته محيط راديو اكتيو ممكن عوامل اصلي عمرسنجي هستند. 

1387/10/12لينک مستقيم

فرستنده :
محمد رضا HyperLink HyperLink 1394/7/13
مـتـن : سلام ممنون از اطلاعاتتون.بسیار مفیدبود.یه سوال میخواستم بدونم ازاین روش میشه برا ی عمرسنجی یهتیکه کاغذ مثل سند هم استفاده کرد که عمرش کمتراز ۲۰یا۲۵سال باشه ممنون میشم
پاسـخ : سلام، ممنون از نظرت. بله ميشه. اگر دقت کرده باشي در تصوير هم به گونه اي اشاره شده. رشته ي من شيمي نيست ولي فکر ميکنم شيميست ها هم روشهايي دارند. ولي فيزيک به دليل اينکه ماهيت اثر کشف شده رو تغييري نميده، يا تغيير خاصي نميده، بهتر هست. کاغذ هم درصد قابل توجهي کربني هست چون از چوب براي تهيه ش استفاده ميشه.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1394/5/20
مـتـن : تشکر میکنم. فوقالعاده مفید بود

فرستنده :
فرشيد فراهاني HyperLink HyperLink 1394/5/20
مـتـن : آزمايش كربن 14 در ايران انجام مي شود؟
پاسـخ : بله. انرژي اتمي اينکار رو ميتونه انجام بده. يک بخش هم براي متالوژي و ساختار مواد و ايزوتوپها دارند.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1394/5/20
مـتـن : سلام ببخشيد در خصوص تعيين سن فلزات مثل سرنيزه و شمشير و سكه يا زره سربازان كربن چگونه دخيل است؟
پاسـخ : سلام، هر ساختار کربني رو به اين روش ميشه عمرسنجي کرد. براي عمرسنجي موادي که غير کربني هستند يا کلا جزو دسته فلزات هستند روشهاي ديگري وجود دارد:

https://en.wikipedia.org/wiki/Dating_methodologies_in_archaeology

فرستنده :
محمد سپهر HyperLink HyperLink 1394/5/20
مـتـن : باتشكر ازشما.ممنونم

فرستنده :
یاسر HyperLink HyperLink 1394/5/20
مـتـن : اطلاعات خوبی بود ، اما اگر امکان داشته باشه روش آزمایش هم ذکر بشه از نمونه برداری تا آخر آزمایش

فرستنده :
farid ghandchi HyperLink HyperLink 1393/1/22
مـتـن : آيا در حال حاضر از اين روش استفاده ميكرد !؟و آيا روش علمى و جديد تر در اين جهان كه به سرعت. در حال پيش رفت است جايگزين شده است!! و آيا روش كربن با وزن أتمى ١٤ مييتواند عمر سنجى آثار كشف شده بيش از ١٠ يا ٢٠هزار سال پيش را جواب گو باشد!!
پاسـخ :سلام، بله چرا نشه استفاده کرد؟ اين روش خودش جديد هست (روش راديوکربن).
اين نوشته از ويکيپديا رو بخون براي هر چيزي که پيدا ميشه يا بررسي ميشه يک روش بخصوص هست و ممکنه بشه بعضي اجسام رو به چند روش عمرسنجي کرد.

http://en.wikipedia.org/wiki/Dating_methodologies_in_archaeology

فرستنده :
میلاد HyperLink HyperLink 1392/10/1
مـتـن : عالی بود

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1392/10/1
مـتـن : خیلی ممنون

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1392/7/9
مـتـن : می خواهم بدانم اگر بخواهم عمر قطعه ای را تعیین کنم چه باید بکنم آیا شما چنین امکاناتی را دارید
پاسـخ : در تعدادي از دانشگاه ها و بخصوص در سازمان انرژي اتمي بخشي هست که مواد مختلف در اونجا عمرسنجي ميشن. از ظروف قديمي گرفته تا سنگهايي که در مناطق مختلف پيدا ميشن، مثل سنگهاي آهکي و آتشفشاني و بخصوص ترکيبات مختلفي که به مرور فسيل سنگي شدند.

فرستنده :
فریبا HyperLink HyperLink 1392/7/9
مـتـن : ممنون. خیلی عالی بود استاد
پاسـخ :ممنون از خودت که مطلب رو خوندي.

فرستنده :
محمد حسين HyperLink HyperLink 1388/11/28
مـتـن : خيلي ممنون.

فرستنده :
گل سرخ HyperLink HyperLink 1387/10/27
مـتـن : خيلي عاليست ....

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1130
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1130