Top 10 de los artículos

YouTube
Gmail
Goole
GayRomeo
Números chinos
Números romanos
Orkut
Costco
Sistema porta hepático
El mundo Factbook

News:

El fechar del radiocarbono

El fechar del radiocarbono es a el fechar radiométrico método que utiliza el natural radioisótopo el carbono-14 (14C) para determinar la edad de carbonoso materiales hasta cerca de 60.000 años.[1] Crudo, es decir. sin calibrar, las edades del radiocarbono se divulgan generalmente adentro años del radiocarbono "Antes de presente“(BP), “presente” que es definido como ANUNCIO 1950. Tales edades crudas se pueden calibrar para dar fechas civiles.

La técnica de fechar del radiocarbono fue descubierta cerca Willard Libby y sus colegas en 1949[2] durante su arrendamiento como profesor en Universidad de Chicago. Libby estimaba que la concentración de la radiactividad del estado constante del carbono-14 cambiable sería cerca de 14 desintegraciones por el minuto (dpm) por gramo. En 1960, le concedieron Premio Nobel en química para este trabajo. Él primero demostró la exactitud del radiocarbono que fechaba exactamente midiendo la edad de la madera de egipcio antiguo lancha a remolque real que edad era sabida de documentos históricos.

Una de las aplicaciones frecuentes de la técnica es hasta la fecha restos orgánico de sitios arqueológicos. Las plantas fijan el carbón atmosférico durante la fotosíntesis, tal que el nivel de 14C en plantas vivas (y los animales que las consumen) iguala aproximadamente el nivel de 14C en la atmósfera. Una diferencia debido al fraccionamiento del isótopo se corrige después de análisis del laboratorio.

Contenido

Física básica

Carbón tiene establo dos, no radiactivo isótopos: carbon-12 (12C), y carbon-13 (13C). Además, hay cantidades de rastro del isótopo inestable el carbono-14 (14C) en Tierra. El carbono-14 tiene a período de 5730 años y habría desaparecido hace tiempo de la tierra eran él no para el continuo rayo cósmico impactos encendido nitrógeno en Atmósfera de la tierra, que crean más del isótopo. neutrones el resultar de las interacciones del rayo cósmico participa en el siguiente reacción nuclear en los átomos de las moléculas del nitrógeno (N2) en el aire atmosférico:

El índice más alto de la producción del carbono-14 ocurre en las altitudes de 9 a 15 kilómetros (30.000 a 50.000 pies), y en el colmo geomagnético las latitudes, pero el carbono-14 se separa uniformemente a través de la atmósfera y reacciona con oxígeno a la forma bióxido de carbono. El bióxido de carbono también impregna océanos, disolviendo en el agua. Para el análisis aproximado se asume que el flujo del rayo cósmico es períodos largos del excedente constante del tiempo; así el carbono-14 se produce en una tarifa constante y la proporción de radiactivo al carbón no radiactivo es constante: ca. 1 parte por trillón (600 mil millones átomos/topo). En 1958 Hessel de Vries demostrado que la concentración del carbono-14 en la atmósfera varía con tiempo y lugar. Para el trabajo más exacto, estas variaciones se compensan por medio de curvas de calibración. Cuando se utilizan estas curvas, su exactitud y forma son los factores que determinan la exactitud y la edad obtenidas para una muestra dada.

Las plantas toman el bióxido de carbono atmosférico cerca fotosíntesis, y son injeridos por los animales, así que cada cosa viva está intercambiando constantemente el carbono-14 por su ambiente mientras viva. Una vez que muera, sin embargo, las paradas de este intercambio, y la cantidad del carbono-14 disminuye gradualmente con radiactivo decaimiento beta.

Cómputo de edades y de fechas

El decaimiento radiactivo del carbono-14 sigue decaimiento exponencial. Una cantidad reputa conforme a decaimiento exponencial si disminuye en una tarifa proporcional a su valor. Simbólicamente, esto se puede expresar como el siguiente ecuación diferencial, donde N es la cantidad y el λ es un número positivo llamado constante de decaimiento:

La solución a esta ecuación es:

,

donde, para una muestra dada de la materia carbonosa:

N0 = número de los átomos del radiocarbono en t = 0, es decir. el origen del tiempo de la desintegración,
N = número de los átomos del radiocarbono restantes después de decaimiento radiactivo durante tiempo t,
λ = decaimiento del radiocarbono o constante de la desintegración.
Dos se relacionaron épocas puede ser definido:
  • medio o medio-vida: tiempo malo o medio cada átomo del radiocarbono pasa en una muestra dada hasta que se decae.
  • período: el tiempo caducó para la mitad del número de los átomos del radiocarbono en una muestra dada, al decaimiento,

Puede ser demostrado eso:

= = medio o medio-vida del radiocarbono = 8033 años (valor de Libby)
= = período del radiocarbono = 5568 años (valor de Libby)

Note eso fechas se dan acostumbradamente adentro años de BP cuál implica t (BP) = - t porque la flecha del tiempo por fechas funciona en la dirección contraria de la flecha del tiempo para corresponder envejece. De estas consideraciones y de la ecuación antedicha, resulta:

Por una fecha cruda del radiocarbono:

y para una edad cruda del radiocarbono:

Después de substituir valores, la edad cruda del radiocarbono se convierte en fórmulas equivalentes de siguiente uces de los:

usar la base de los registros e y la vida media:

y

usar la base de los registros 2 y el período:

Medidas y escalas

Las medidas tradicionalmente son hechas contando decaimiento radiactivo del carbón individual átomos por el gas cuenta proporcional o cerca cuenta líquida del centelleo. Para las muestras del suficiente tamaño (varios gramos de carbón) este método sigue siendo ampliamente utilizado en el 2000s. Entre otras, todas las muestras del anillo del árbol usadas para las curvas de calibración (véase abajo) fueron determinadas por estas técnicas de cuenta. Tal decaimiento que cuenta, sin embargo, es relativamente insensible y conforme a las incertidumbres estadísticas grandes para las muestras pequeñas. Cuando hay el poco carbono-14 a comenzar con, el radiocarbono largo período significa que muy pocos de los átomos del carbono-14 se decaerán durante la época asignada para su detección, dando por resultado pocas desintegraciones por minuto.

La sensibilidad del método ha sido aumentada grandemente en el uso de Spectrometry total del acelerador (AMS). Con esta técnica 14Los átomos de C se pueden detectar y contar directamente contra solamente la detección de esos átomos que se decaen durante el intervalo del tiempo asignó para un análisis. AMS permite el fechar de las muestras que contienen solamente algunos miligramos de carbón.

Las edades crudas del radiocarbono (es decir, ésas no calibradas) se divulgan generalmente en “años Antes de presente“(BP). Éste es el número de los años del radiocarbono antes 1950, basado en un nominal (y constante asumida - vea “calibración“abajo) nivel del carbono-14 en la atmósfera igual al nivel 1950. Estas fechas crudas también se basan en un valor histórico del slightly-off para el período del radiocarbono. Tal valor se utiliza para la consistencia con fechas publicadas anteriores (véase “Mitad-tfe del radiocarbono“abajo). Vea la sección encendido cómputo para la base de los cálculos.

El radiocarbono que fecha laboratorios divulga generalmente una incertidumbre para cada fecha. Por ejemplo, 3000±30BP indica a desviación de estándar de 30 años del radiocarbono. Esto incluyó tradicionalmente solamente la incertidumbre de cuenta estadística. Sin embargo, algunos laboratorios proveyeron un “multiplicador del error” que se podría multiplicar por la incertidumbre para explicar otras fuentes del error en el proceso que medía. Más recientemente, los laboratorios intentan cotizar la incertidumbre total, que se determina de muestras de control de la edad sabida y es verificada por ejercicios internacionales de la intercomparación [6]. En 2008, una incertidumbre típica mejor que años del radiocarbono ±40 se puede esperar para las muestras más joven de 10.000 años. Ésta, sin embargo, es solamente una parte pequeña del uncertaintainty de la determinación final de la edad (véase la sección Calibración debajo).

En fecha 2007, la edad limitadora para una 1 muestra del miligramo del grafito es cerca de diez períodos, aproximadamente 60.000 años[7]. Esta edad se deriva de la de calibración espacios en blanco usados en un análisis, que 14El contenido de C es el resultado de la contaminación durante el proceso (como resultado de esto, algunas instalaciones[7] no divulgará a edad los 60.000 años mayor que para ninguna muestra).

Una variedad de proceso de la muestra y los apremios instrumento-basados se han postulado para explicar el edad-límite superior. Examinar instrumento-basó actividades del fondo en el instrumento de AMS del W. M. El laboratorio del Spectrometry total del acelerador del ciclo de carbón de Keck de la universidad de California, un sistema de diamantes naturales era anticuado. Muestras naturales del diamante de diversas fuentes dentro de formaciones de roca con edades geológicas estándares superior a 100 mis rendidos 14Edades evidentes 64,920±430 BP de C a 80,000±1100 BP según lo divulgado en 2007[8].

Calibración

La necesidad de la calibración

Una fecha cruda de BP no se puede utilizar directamente como fecha civil, porque el nivel de atmosférico 14C no ha sido terminantemente constante durante el palmo del tiempo que puede ser radiocarbono anticuado. El nivel es afectado por variaciones en rayo cósmico intensidad que es afectada por variaciones en la magnetosfera de la tierra. Además hay depósitos substanciales del carbón en la materia orgánica, el océano, océano se sedimenta (véase hidrato del metano), y rocas sedimentarias. El cambiar clima la poder interrumpe a veces el flujo del carbón entre estos depósitos y la atmósfera. El nivel también ha sido afectado por el ser humano que actividad-casi fue doblado por un período corto debido a bomba atómica pruebas en los años 50 y los años 60 y ha sido bajado por la adición de cantidades grandes de CO2 de las fuentes orgánicas antiguas agotadas relativamente adentro 14C - los productos de la combustión de combustibles fósiles utilizado en la industria y el transporte, conocidos como Efecto de Suess.


Métodos de la calibración

Las fechas crudas del radiocarbono, en los años de BP, están calibradas para dar fechas civiles. Estándar curvas de calibración esté disponible, basado en la comparación de las fechas del radiocarbono de las muestras que se pueden fechar independientemente por otros métodos tales como examinación de los anillos del crecimiento del árbol (dendrochronology), océano profundo sedimento corazones, sedimento del lago varves, coral muestras, y speleothems (depósitos de la cueva).

Las curvas de calibración pueden variar perceptiblemente de una línea recta, así que la comparación de las fechas sin calibrar del radiocarbono (e.g., trazarlas en un gráfico o restar fechas para dar tiempo transcurrido) es probable da resultados engañosos. Hay también mesetas significativas en las curvas, tales como los un a partir 11.000 a 10.000 años BP del radiocarbono, que se cree ser asociada a la circulación del océano que cambia durante Un Dryas más joven período. Sobre el período histórico a partir de la 0 a 10.000 años de BP, la anchura media de la incertidumbre de fechas calibradas fue encontrada para ser 335 años, aunque en las regiones bien-comportadas de la curva de calibración la anchura disminuyó a cerca de 113 años mientras que de regiones enfermo-comportadas aumentó a un máximo de 801 años. Perceptiblemente, en las regiones enfermo-comportadas de la curva de calibración, el aumento de la precisión de las medidas no tiene un efecto significativo en el aumento de la exactitud de las fechas.[10]

La versión 2004 de la curva de calibración extiende detrás absolutamente exactamente a 26.000 años de BP. Ninguna errores en la curva de calibración no contribuyen más que los años ±16 al error de medida durante de BP de los períodos (0 - 6.000 los años prehistóricos históricos y últimos) y no más que los años ±163 sobre los 26.000 años enteros de la curva, aunque su forma puede reducir la exactitud según lo mencionado arriba.[11]

Período del radiocarbono

Libby contra los valores de Cambridge

El fechar del carbón fue desarrollado por un equipo conducido cerca Willard Libby. Un período del carbono-14 de los años 5568±30 fue utilizado originalmente, que ahora se conoce como el período de Libby. Una figura más exacta de los años 5730±40 fue determinada más adelante, que se conoce como el período de Cambridge. Esto es, sin embargo, no relevante para fechar del radiocarbono. Si se aplica la calibración, las cancelaciones del período hacia fuera, mientras el mismo valor se utilice a través de los cálculos. Los laboratorios continúan utilizando la figura de Libby para evitar inconsistencias con las publicaciones anteriores.

Depósito del intercambio del carbón

La hipótesis original del depósito del intercambio de Libby asume que el depósito del intercambio es constante por todo el mundo. El método de la calibración también asume que la variación temporal adentro 14El nivel de C es global, tales que una pequeña cantidad de muestras a partir de un año específico son suficientes para la calibración.[12] Sin embargo, desde Libby el trabajo temprano fue publicado (1950 a 1958), latitudinal y las variaciones continentales en el depósito del intercambio del carbón se han observado cerca Hessel de Vries (1958; según lo repasado por Lerman y otros., 1959, 1960). Posteriormente, se han desarrollado los métodos que permiten la corrección de éstos supuestos efectos del depósito, incluyendo:

  • Cuando CO2 se transfiere de la atmósfera a los océanos, él comparte inicialmente 14Concentración de C de la atmósfera. Sin embargo, tiempos de vuelta del CO2 en el océano sea similar al período de 14C (que hace 14C también una herramienta que fecha para el agua del océano, [13]). Los mamíferos marinos alimentan en este “viejo” carbón, y su edad del radiocarbono refleja así la época del CO2 uptake por el océano más bien que los muertos del organismo. Este efecto marina del depósito es manejado en parte por una curva de calibración marina especial [14], solamente la desviación local de varios 100 años existe.
  • La erosión y la inmersión del carbonato oscila (que son generalmente más vieja de 80.000 años y así que no contendría mensurable 14C) causa un aumento en 12C y 13C en el depósito del intercambio, que depende de condiciones atmosféricas locales y puede variar el cociente del carbón que los organismos vivos incorporan. Éste es insignificante creído para la atmósfera y el carbón atmósfera-derivado puesto que la mayoría de la erosión fluirá en el mar.[15]. El atmosférico 14La concentración de C puede diferenciar substancialmente de la concentración en depósitos locales del agua. Erosionado de CaCO3 o los depósitos orgánicos, viejo carbón pueden ser asimilados fácilmente y proporcionar diluido 14Carbón de C en cadenas trophic. El método es tan menos confiable para materiales tan bien como para las muestras derivadas de animales con tales plantas en su cadena de alimento.
  • Las erupciones volcánicas expulsan la cantidad grande de carbonato en el aire, causando un aumento en 12C y 13C en el depósito del intercambio y puede variar el cociente del intercambio localmente. Esto explica fechar a menudo irregular alcanzado en áreas volcánicas.[15]
  • La tierra no es afectada uniformemente por la radiación cósmica, la magnitud de la radiación depende de altitud de la tierra y de la fuerza del campo magnético de la tierra en ninguna localización dada, causando la variación de menor importancia en el local 14Producción de C. Esto es explicada teniendo curvas de calibración para diversas localizaciones del globo. No obstante esto no podría ser realizada siempre, pues los anillos del árbol para la calibración eran solamente recuperables de ciertas localizaciones en 1958.[16]

Estos efectos primero fueron confirmados cuando las muestras de la madera de alrededor del mundo, que todas tenían la misma edad (basada en análisis del anillo del árbol), demostraron desviaciones del dendrochronological edad. Las técnicas de la calibración basadas en muestras del árbol-anillo han contribuido para aumentar la exactitud desde 1962, cuando eran exactas a 700 años en la peor.[17]

Fomenkolos 'análisis de s y la crítica recientes del radiocarbono que fecha método son, así, invalid porque refieren cuanto a anterior, ahora obsoleto, fechas del radiocarbono.

Los estudios de Speleothem extienden 14Calibración de C

(Las 2001) evidencias relativamente reciente han permitido que los científicos refinen el conocimiento de una de las asunciones subyacentes. Un pico en la cantidad del carbono-14 fue descubierto estudiando de los científicos speleothems en cuevas en Bahamas. Stalagmites sea carbonato de calcio deposita a la izquierda detrás de cuando agua de filtración, el contener disuelto bióxido de carbono, se evapora. Los niveles del carbono-14 fueron encontrados para ser dos veces más altos que niveles modernos[18]. Estos descubrimientos mejoraron la calibración para la técnica del radiocarbono y ampliaron su utilidad a 45.000 años en el pasado[19].

Ejemplos

Vea también

Notas

  1. ^ Plastino, W.; Kaihola, L.; Bartolomei, P.; Bella, F. (2001). "Reducción cósmica del fondo en la medida del radiocarbono de Scintillation Spectrometry en el laboratorio subterráneo de Gran Sasso". Radiocarbono 43 (2A): 157–161. 
  2. ^ Arnold, J. R.; Libby, W. F. (1949). "Determinaciones de la edad de Radiocarbon Content: Cheques con las muestras de la edad sabida". Ciencia 110 (2869): 678–680. doi:10.1126/science.110.2869.678. 
  3. ^ Δ atmosférico14Registro C de Wellington, Centro de análisis de la información del bióxido de carbono. Recuperado 1 de mayo 2008.
  4. ^ δ14CO2 expediente de Vermunt, Centro de análisis de la información del bióxido de carbono. Recuperado 1 de mayo 2008.
  5. ^ El fechar del radiocarbono, Universidad de Utrecht. Recuperado 1 de mayo 2008.
  6. ^ Scott, E. M. (2003)). “La cuarta intercomparación internacional del radiocarbono (FIRI). Radiocarbono ". Radiocarbono 45: 135–285. 
  7. ^ a b "Datos y cálculos del radiocarbono de NOSAMS", Las maderas agujerean a institución oceanográfica
  8. ^ Taylor, R.E.; Southon, J. (2007). “Uso de diamantes naturales de supervisar 14Fondos del instrumento de C AMS ". Instrumentos nucleares y métodos en la investigación B de la física 259: 282–287. doi:10.1016/j.nimb.2007.01.239. 
  9. ^ Stuiver, M.; Reimer, P. J.; Braziunas, T. F. (1998). "Calibración de alta precisión de la edad del radiocarbono para las muestras terrestres y marinas". Radiocarbono 40: 1127-1151. 
  10. ^ Estos resultados fueron obtenidos de a Monte Carlo análisis que calibra medidas simuladas de la precisión que varía usando la versión 1993 de la curva de calibración. La anchura de la incertidumbre representa una incertidumbre 2σ (es decir, una probabilidad de el 95% que la fecha aparece entre estos límites). T. R. Niklaus, G. Bonani, M. Suter, y W. Wölfli, “investigación sistemática de incertidumbres en fechar del radiocarbono debido a las fluctuaciones en la curva de calibración.” Instrumentos nucleares y métodos en la investigación de la física B 92 (1994): 194-200.
  11. ^ Reimer, Paula J.; y otros. (2004). "Calibración terrestre de la edad del radiocarbono INTCAL04, 0-26 calorías Kyr BP". Radiocarbono 46: 1029-1058. 
  12. ^ Libby, W. F. (1955). El fechar del radiocarbono, 2da edición, Chicago: Universidad de la presión de Chicago. 
  13. ^ A. P. McNichol, R. J. Schneider, K. F. von Reden, A. R. Gagnon, K. L. Anciano, NOSAMS, R. M. Llave, P. D. Muelle, diez años después de - el programa del radiocarbono de WOCE AMS, los instrumentos nucleares y los métodos en la investigación de la física seccionan B: Las interacciones de la viga con el volumen 172, ediciones de los materiales y de los átomos 1-4, el octubre de 2000, paginan 479-484. (http://www.sciencedirect.com/science/article/B6TJN-41MHFHC-2Y/1/d7be7f3719c79ac70a3ab99ca1bc97c6)
  14. ^ M. Stuiver y T.F. Braziunas, el modelar atmosférico 14Influencias de C y 14Edades de C de muestras marinas a 10.000 A.C., radiocarbono 35 (1993) (1), P. 137
  15. ^ a b Kolchin, B. A.; Shez, Y. A. (1972). Datings arqueológico absoluto y sus problemas. Moscú: Nauka. 
  16. ^ C. Crowe, Actividad del carbono-14 durante los últimos 5000 años, Naturaleza, 182, (1958): 470-1. Las refutaciones por el K. O. Münnich, H. G. Östlund, y H. de Vries, Naturaleza, 182, (1958): 1432-3 y por el H. Barker, Naturaleza, 182, (1958): 1433 ambos mantienen que mientras que existen las variaciones del carbono-14, están sobre una orden de la magnitud más pequeña que ésas implicadas por los cálculos de Crowe.
  17. ^ Libby, W.F. Radiocarbono; un reloj atómico, Diario anual de la ciencia y de la humanidad, 1962.
  18. ^ Pennicott, K., El reloj del carbón podía demostrar el tiempo incorrecto, PhysicsWeb, 10 de mayo de 2001
  19. ^ Jensen, M. N., El mirar con fijeza profundamente en el pasado, La universidad del Arizona, departamento de la física (2001)

Referencias

Acoplamientos externos

The original article is from Wikipedia. To view the original article please click here.
Creative Commons Licence

 
Custom Search