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碳14年代測定法

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碳14年代測定法:碳14是碳的一種具放射性的同位素,於1940年首被發現。由於其半衰期達5,730年,且碳是有機物的元素之一,生物在生存的時候,由於需要呼吸,其體內的碳14含量大致不變,生物死去後會停止呼吸,此時體內的碳14開始減少。人們可透過傾測一件古物的碳14含量,來估計它的大概年齡,這種方法稱之為碳14年代測定法。

1 碳14年代測定法 -方法分類

碳14年代測定法中國碳十四年代學的始創者

14C的分析方法常用的有液體閃爍計數法及氣體正比計數法兩種。另外有固態碳計數法及串列靜電加速質譜儀法,前者為最早使用的方法,但因有許多缺點,早已被氣體正比計數法所取代而不用了;而串列靜電加速質譜儀法(TAMS)系利用高能量質譜儀將離子依不同質量、電價以及能量加速,在短時間內精確地測定極為微量的標本年代,是1977年以後發展出來的最新方法。加速質譜儀法量測0.2~2mg的碳時,可達1%現代碳放射性強度的精度。它在一小時以下的計數時間,即可測定年代5500年左右之標本(參閱科月十二卷七期「加速器放射性碳定年」一文)。

生物內部都有一種碳的同位素--名叫碳-14,生物一死,該同位素馬上以可以測定的速度開始衰變。碳-14大約有5600年的半衰期--即任何樣品消失一半所需的時間--因此,通過確定某種特定的碳樣的衰變程度,利比就可以有效地鎖定一個物體的年代--雖然是在一定限度以內。
利比的方法是以如下假設為基礎的,即大氣里碳-14的含量以及生物吸收這種物質的速度,在整個歷史進程中是始終不變的。事實並非如此。我們現在知道,大氣里碳-14的數量變化不定,取決於地球的磁場能否有效地改變宇宙射線的方向;在漫長的時間裡,變化的幅度可能很大。這意味著,有些以碳-14年代測定法測定的年代要比別的這類年代更無把握。

利比公式里有個名叫衰變常數的基本成分存在3%的誤差。而到了這個時候,全世界已經進行了數千次計算。科學家們沒有修正每個計算結果,而是決定保留這個不準確的常數。"這樣,"提姆·弗蘭納里說,"你只要把今天見到的每一個以放射性碳年代測定法測定的年代減去大約3%。"問題沒有完全解決。人們又很快發現,碳-14的樣品很容易被別處的碳污染--比如,一小點兒連同樣品一起被採集來的而又沒有被注意到的植物。對於年代不大久遠的樣品來說--年代小於大約2萬年的樣品--稍有污染並不總是關係很大,而對於年代比較久遠的樣品來說,這有可能是個嚴重的問題,因為統計中的剩餘原子數實在太少了。借用弗蘭綱納里的話來說,在第一種情況下,就像是1000美元里少數1美元;而在第二種情況下,就像是僅有的2美元里少數了1美元。

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