تاریخ‌گذاری پرتوکربنی

تاریخ‌گذاری پرتوکربنی  که تاریخ‌گذاری کربنی یا سن‌یابی کربنی نیز نامیده می‌شود، روشی برای تعیین سن یک جسم حاوی مواد آلی با استفاده از خواص پرتوکربنی، یک ایزوتوپ پرتوزای کربن-۱۴ است.

 تاریخچه 
کربن-۱۴ در اواسط دههٔ ۱۹۴۰ میلادی توسط ویلارد لیبی، شیمیدان آمریکایی، کشف شد. او فرض کرد که اگر در جو زمین نوعی از کربن رادیواکتیو وجود داشته باشد، این ایزوتوپ در گیاهان و حیوانات زنده وارد می‌شود و پس از مرگ آن‌ها به‌آرامی تجزیه می‌شود.

کشف او پایه‌گذار روش تاریخ‌گذاری پرتوکربنی شد و به همین دلیل در سال ۱۹۶۰ جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد.

تاریخ‌گذاری پرتوکربنی یکی از روش‌های تاریخ‌گذاری پرتوسنجشی می‌باشد که جهت تخمین تاریخ مرگ موجوداتی که کربن مصرف می‌کنند (مانند گیاهان) کاربرد دارد. در این روش ایزوتوپ کربن-۱۴ که یکی از ایزوتوپ‌های رادیواکتیو کربن با نیمه‌عمر حدود ۵۷۳۰ سال می‌باشد مورد بررسی قرار می‌گیرد.

 تشکیل و چرخه کربن-۱۴ 
پرتوهای کیهانی که به جو زمین برخورد می‌کنند، اتم‌های نیتروژن را به کربن-۱۴ تبدیل می‌کنند. این ایزوتوپ با اکسیژن ترکیب شده و دی‌اکسید کربن رادیواکتیو تولید می‌کند.

گیاهان در طی فتوسنتز این گاز را جذب می‌کنند و از طریق زنجیره غذایی، کربن-۱۴ وارد بدن حیوانات و انسان‌ها می‌شود.

پس از مرگ موجود زنده، جذب کربن-۱۴ متوقف و تجزیهٔ آن آغاز می‌شود. با اندازه‌گیری مقدار باقیماندهٔ این ایزوتوپ، می‌توان زمان مرگ را محاسبه کرد.

به همین دلیل، از کربن-۱۴ به عنوان «ساعتی که با مرگ موجود زنده شروع به کار می‌کند» یاد می‌شود.

 کاربردها 
 باستان‌شناسی و انسان‌شناسی 
روش تاریخ‌گذاری پرتوکربنی توانسته است قدمت آثار تاریخی بسیاری را مشخص کند، از جمله قرآن کوفی باستانی و بقایای کشتی سسوستریس سوم در مصر باستان.

این روش همچنین به شناسایی قدمت مردان نمکی کشف‌شده در چهرآباد کمک کرد و نشان داد که حدود ۱٬۷۰۰ سال (اواخر اشکانی–اوایل ساسانی) قدمت دارند.

 پزشکی قانونی 
در دهه‌های اخیر، از تاریخ‌گذاری پرتوکربنی برای حل پرونده‌های جنایی و شناسایی بقایای انسانی استفاده شده است.

روش پالس بمب که به‌دنبال آزمایش‌های هسته‌ای دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ توسعه یافت، امکان تاریخ‌گذاری دقیق مواد مربوط به دوران معاصر را فراهم می‌کند.

 محیط‌زیست و تغییر اقلیم 
داده‌های حاصل از اندازه‌گیری کربن-۱۴ در حلقه‌های درختان، یخچال‌ها و رسوبات طبیعی به دانشمندان کمک کرده است تا تغییرات اقلیمی و ترکیب جو زمین را در هزاران سال گذشته بازسازی کنند.

این اطلاعات در مدل‌های اقلیمی و گزارش‌های هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم (IPCC) نقش اساسی دارد.

 مقابله با قاچاق حیات وحش و آثار هنری 
تاریخ‌گذاری پرتوکربنی در تعیین منشأ و زمان به‌دست‌آمدن عاج‌های فیل و تشخیص آثار هنری جعلی نیز کاربرد دارد.

 چالش‌ها و محدودیت‌ها 
کربن-۱۴ تنها تا حدود ۵۰٬۰۰۰ سال پس از مرگ موجود زنده قابل اندازه‌گیری است، زیرا پس از آن مقدار باقی‌مانده بسیار ناچیز می‌شود.

از سوی دیگر، انتشار گستردهٔ سوخت‌های فسیلی که فاقد کربن-۱۴ هستند، باعث رقیق شدن این ایزوتوپ در جو زمین می‌شود.

این پدیده ممکن است در آینده بر دقت روش تاریخ‌گذاری پرتوکربنی تأثیر منفی بگذارد.

همچنین با افزایش انتشار دی‌اکسید کربن از منابع صنعتی، احتمال کاهش دقت در سن‌یابی مواد معاصر بیشتر می‌شود.

 روش‌های سن‌یابی با تاریخ‌گذاری پرتوکربنی 
تاریخ‌گذاری پرتوکربنی به روش‌های به شرح زیر انجام می‌شود:

===سن‌یابی 14C بر اساس تولید بنزن===

در این روش، کربن ماده آلی به بنزن تبدیل می‌شود. روش تولید بنزن به دلیل توالی و طبیعت واکنش‌ها و پیچیدگی تجهیزات روش سختی است و در سالهای اخیر روش تاریخ‌گذاری پرتوکربنی به روش جذب گاز دی‌اکسید کربن توسعه یافته است.

روش جذب گاز دی‌اکسید کربن

ابتدا ماده آلی در کوره‌ای سوزانده و تحت اتمسفر اکسیژن به CO2 تبدیل می‌شود. سپس این CO2 تولید شده خالص سازی شده و در ماده جاذب کربن جذب می‌شود. مقدار 14C از طریق اندازه‌گیری پرتوهای بتای منفی به‌وسیله شمارشگر سوسوزن مایع تعیین و با نمونه استاندارد مقایسه می‌شود.

استفاده از دستگاه طیف‌سنجی جرمی شتاب‌دهنده (AMS)

\به وسیله دستگاه طیف‌سنج جرمی شتابدهنده اتم‌های 14C و 12C در یک نمونه داده شده شمارش و با تعیین نسبت ایزوتوپی 14C/12C سن‌یابی به‌طور مستقیم انجام می‌شود.

 جستارهای وابسته 
 اختراع‌ها در ایالات متحده (۱۹۴۶–۱۹۹۱)
 تاریخ‌گذاری مطلق
 تاریخ‌گذاری آمینو اسید
 تاریخ‌گذاری ترمولومینانس
 تاریخ‌گذاری پتاسیم و آرگون

 منابع 

 BBC Science. "Carbon-14: The Clock That Starts Ticking When You Die" (2023).
 Willard F. Libby, Radiocarbon dating, Nobel Lecture, December 12, 1960.
 IPCC — Intergovernmental Panel on Climate Change.
 Biganeh, A.; Kakuee, O.; Sharbatdaran, M.; Moazemi, H.; Vosoughi, Y.; Elahi, M.; Ghods, H. (2023). “Experiences in the commissioning of the first radiocarbon dating laboratory based on the carbosorb method in Tehran”. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 535''': 112-116.




رده:اختراع‌های آمریکایی
رده:ایزوتوپ‌های کربن
رده:پرتوزایی
رده:تاریخ‌گذاری پرتوسنجشی
رده:حفاظت و مرمت میراث فرهنگی
رده:کربن
رده:معرفی‌شده‌های دهه ۱۹۴۰ (میلادی)