Radiosüsinikumeetod

Radiosüsinikumeetodil dateerimine on radiomeetriline vanuse määramise meetod, mis kasutab looduses esineva süsiniku radioaktiivset isotoopi massiarvuga 14 ( süsinik-14), võimaldades määrata orgaanilise päritoluga süsinikku sisaldavate materjalide vanuseid, mis ulatuvad kuni 62 000 aastani. [1] Töötlemata ehk kalibreerimata radiosüsiniku vanused on tavaliselt esitatud radiosüsinikuaastates „ Before Present“ (enne tänapäeva), kus tänapäeva all mõeldakse kokkuleppeliselt aastat 1950. Selliseid vanuseid kalibreerides on võimalik leida vastavad vanused kalendriaastates. Üks sagedasemaid radiosüsinikumeetodi kasutusvaldkondi on arheoloogiliste orgaanikat sisaldavate leidude vanuste määramine. Kui taimed seovad atmosfäärset süsihappegaasi (CO2) orgaanilisse materjali läbi fotosünteesi, haaravad nad 14C isotoopi samal hulgal, mis ligikaudu ühtib atmosfääris oleva 14C tasemega (väike erinevus võib tekkida isotoopse fraktsioneerimise tõttu). Kui taimed surevad või tarbitakse teiste organismide poolt, hakkab radioaktiivse lagunemise tõttu kindlal kiirusel kahanema orgaanilises materjalis oleva 14C osa. Võrreldes proovis järele jäänud radiosüsiniku osa kunagise arvatava atmosfäärse 14C tasemega, on võimalik määrata proovi vanus.

Radiosüsinikul põhineva dateerimise meetodi töötas välja Willard Libby koos kolleegidega Chicago Ülikoolis 1949. aastal. Libby leidis, et ühe grammi puhta süsiniku radioaktiivsus on umbes 14 lagunemist minutis. Oma töö eest sai ta 1960. aastal Nobeli keemiaauhinna. Radiosüsinikumeetodi demonstreerimiseks määras ta Vana-Egiptuse lodjalt pärineva puutüki vanuse, mis oli varem ajaloolistest dokumentidest teada. [2]

Füüsikaline taust

1: 14C moodustumine
2: 14C lagunemine
3: Võrdsus iseloomustab elus ning ebavõrdsus surnud organismi

Süsinikul on kaks stabiilset, mitteradioaktiivset isotoopi: süsinik-12 (12C) ja süsinik-13 (13C). Lisaks eksisteerib Maal teatud väikesel hulgal ebastabiilset nn. radiosüsiniku (14C) isotoopi. Radiosüsinikul on suhteliselt lühike, 5730 aasta pikkune poolestusaeg, mille jooksul lagunevad radioaktiivsel lagunemisel pooled 14C aatomituumad. Süsinik-14 tekib atmosfääris õhulämmastikust kosmilise kiirguse toimel. Kosmilise kiirguse sisenemisel Maa atmosfääri tekivad neutronid, mis osalevad atmosfääris oleva molekulaarse lämmastikuga (N2) tuumareaktsioonis:

Suurim osa radiosüsiniku moodustumisest toimub 9–15 km kõrgusel, kuid levib enam-vähem ühtlaselt atmosfääris ja reageerib hapnikuga, moodustades süsihappegaasi. Radiosüsinikku sisaldavat süsihappegaasi tarbivad fotosünteesi käigus taimed ning läbi taimede ka loomad. Selline radiosüsiniku vahetus keskkonna ja organismi vahel toimub kuni organismi surmani. Alates sellest hakkab organismis sisaldunud radiosüsiniku hulk järk-järgult läbi beetalagunemise, poolestusajaga 5,730 ± 40 aastat, vähenema [3].

Teistes keeltes
Bahasa Indonesia: Penanggalan radiokarbon
Nederlands: C14-datering
norsk nynorsk: Radiokarbondatering
Simple English: Radiocarbon dating
srpskohrvatski / српскохрватски: Radiokarbonsko datiranje