Uhlíková metóda C14

Uhlíková metóda C14 alebo rádiokarbónová metóda datovania je fyzikálny postup používaný na stanovenie veku organických zvyškov (napr. v archeológii). Princípom metódy je znalosť polčasu rozpadu izotopov uhlíka 12C a 14C a fakt, že v živom organizme je pomer oboch izotopov konštantný, ale po smrti sa tento pomer pozvoľna mení vďaka rozpadu izotopu 14C. Obsah izotopu 14C sa zredukuje na 1/8 približne po 17 150 rokoch, z čoho vyplýva, že táto metóda dáva presné výsledky pri určovaní veku spätne do 50 000 – 60 000 rokov. Každých 5730 ± 40 rokov (tzv. "Cambridgeský polčas rozpadu") sa polovica obsahu 14C premení na 12C, až po dobu ca 40 000 rokov, keď je obsah 14C príliš nízky a jeho meranie komplikované.Jared Diamond; Guns Germs and Steel; 1999; ISBN 0-393-31755-2, strana 95

Uhlíkovou metódou C14 bol stanovený napríklad vek Turínskeho plátna, pričom bolo dokázané, že plátno bolo vyrobené niekoľko storočí po úmrtí Krista.Damon et al, Nature, Vol. 337, No. 6208, pp. 611 – 615, see http://www.shroud.com/nature.htmA New Radiocarbon Hypothesis by John P. Jackson; [Turin Shroud Center of Colorado; May 5, 2008 http://www.shroud.com/pdfs/jackson.pdf]

 Princíp uhlíkovej metódy C14
Na Zemi sa vyskytujú tri izotopy uhlíka – 12C, 13C (oba stabilné) a nestabilný 14C. Tieto izotopy sa vyskytujú v nasledujúcich pomeroch 12C – 98,89 %, 13C – 1,11 % a 14C – 0,00000000010 %. Jeden atóm 14C sa v prírode vyskytuje na každých 1 000 000 000 000 atómov 12C v živých materiáloch. Rádiokarbónová metóda je založená na spočítaní atómov uhlíka 14C, ktorý vzniká vo vrchných vrstvách atmosféry pôsobením kozmického žiarenia na dusík 14N. Táto reakcia je:

(kde n je neutrón a p je protón)

14C oxiduje na oxid uhličitý a pozemské rastliny a živočíchy ho počas života prijímajú počas fotosyntézy a pri konzumácii potravy.

J. R. Arnold a W. F. Libby v roku 1949 boli prví, kto navrhol datovať organické materiály pomocou tejto metódy. Polčas rozpadu izotopu 14C je 5730 ± 40  rokov, to znamená že každých 5730 ± 40 rokov sa množstvo 14C zmenší o polovicu. Po 10 polčasoch rozpadu je v látke také malé množstvo 14C, že je už technicky takmer nemerateľné (1 024-krát menej). Preto je limitom použitia metódy 50 – 60 000 rokov. Pre spodnú hranicu použitia žiadne ohraničenie neexistuje.

14C emituje slabú beta časticu (b) s priemernou energiou 160keV. Reakcia je nasledujúca:

Teda 14C sa opäť stáva dusíkom.

 Kritika uhlíkovej metódy C14 
Kritici uhlíkovej metódy C14 tvrdia, že nemáme istotu, či pomer izotopov 12C a 14C v minulosti zodpovedal tomu dnešnému. Bola intenzívnejšia sopečná činnosť, iné pomery v atmosfére a iné množstvo prenikajúceho vesmírneho rádioaktívneho žiarenia ako aj ďalšie vplyvy ovplyvňujúce výskyt izotopu 14C. Napríklad počas pokusných atómových a termonukleárnych výbuchov sa lokálne koncentrácia 14C zvýšila. V modernej ére sa v dôsledku spaľovania fosílnych palív v atmosfére mierne globálne jeho koncentrácia znížila. Pri porovnávaní výsledkov datovania pomocou tejto metódy s alternatívnymi metódami dochádza k porovnateľným výsledkom.

 Využitie uhlíkovej metódy C14 
Metódu možno použiť napríklad v týchto oblastiach: 
 archeológia a história
 oceánografia – skúmanie sedimentov na dne morí, z ich veku a množstva možno simulovať pomery v oceánoch v dávnych dobách
 paleoekológia – odhad podmienok životného prostredia v dávnych dobách
 dendrochronológia – stanovenie veku zvyškov stromov
 paleoklimatológia – skúmanie klímy v dávnych dobách

 Korekcie pri uplatňovaní metódy C14 
 Vplyv spôsobu života 
V závislosti od spôsobu života skúmaného objektu musia byť pri datovaní jeho zvyškov vykonávané korekcie. Pri morských živočíchoch a rastlinách činí rozdiel v dôsledku zníženej interakcie s atmosférickým uhlíkom oproti pozemným živočíchom a rastlinám 400 rokov. Z tohto aspektu je datovanie kostí človeka problematické. Pokiaľ počas života konzumoval vo zvýšenej miere morské živočíchy, hladina 14C v jeho kostiach je oproti človeku, ktorý ich nekonzumoval, výrazne znížená.

 Vplyv človeka 
 Priemyselný efekt 
Približne od roku 1890 sa vo zvýšenej miere začali spaľovať fosílne palivá. Od roku 1890 do roku 1950 sa množstvo 14C v atmosfére znížilo o 2 %.

 Efekt atómovej bomby 
V dôsledku atómových a termonukleárnych pokusov sa v atmosfére a v oceánoch umelo zvýšilo množstvo izotopu 14C. Najväčšie hodnoty umelého 14C boli na severnej pologuli dosiahnuté v roku 1963 na južnej pologuli v  roku 1965. Tieto vplyvy sa pri datovaní uhlíkovou metódou C14 zohľadňujú.

 Externé odkazy 
 Informácie o uhlíkovej metóde C14  
 Pôvodná práca objaviteľov uhlíkovej metódy C14 

 Referencie 

Kategória:Aplikovaná fyzika
Kategória:Archeológia
Kategória:Biológia
Kategória:Datovacie metódy