ไอโซโทปกัมมันตรังสีของคาร์บอน 14 C ก่อตัวขึ้นส่วนใหญ่ในชั้นบนของชั้นบรรยากาศของโลกภายใต้การกระทำของนิวตรอนเร็วกับไนโตรเจนตามธรรมชาติตามปฏิกิริยา 14 N(n,p) 14 C นิวเคลียส 4 C จะสลายตัวโดยมีการปล่อยก๊าซ ( อนุภาค 3 ตัวที่มีพลังงานสูงสุด 156 keV ระยะเวลาครึ่งชีวิตของคาร์บอน-14 คือ 5730 ± 30 ปี
3.4 10 26 อะตอม 14 C ก่อตัวในชั้นบรรยากาศต่อปี มีความสมดุลระหว่างการก่อตัวและการสลายตัวของมันมาโดยตลอด ต้องขอบคุณกิจกรรมเฉพาะของคาร์บอนซึ่งเป็นลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่ถูกรักษาไว้อย่างต่อเนื่อง ในส่วนผสมของไอโซโทปคาร์บอนธรรมชาติ ส่วนแบ่งของ 14 C คือ 1.8 10 -10% ซึ่งสอดคล้องกับ 0.23 Bq/g กระบวนการเมตาบอลิซึมเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตด้วยเหตุนี้ นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีคอสโมเจนิกที่ผลิตในชั้นบรรยากาศ
ตารางที่ 3.5
|
นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสี |
ครึ่งชีวิต |
ธรรมชาติของการสลาย พลังงานอนุภาค MeV |
กิจกรรมเฉพาะในอากาศ Bq/10 3 m 3 |
ความเข้มข้นในการสะสมของชั้นบรรยากาศ, Bq/10 3 ลิตร |
|
2.6 10 6 ปี |
ป (0.553) ปี (0.48) |
(4 - 40) 10~ 5 |
||
|
p + (95%)(0.54) Ez* (5%); ใช่ (1.28) |
||||
|
ป (1.37; 4.17) ยู (1.37; 2.75) |
||||
|
37 ส.ค |
Ez, y (0.815) |
|||
|
41 ส.ค |
ป (1.245; 2.55) |
|||
|
E.z., p (0.716) |
||||
|
หน้า (1.11; 2.77; 4.81) และ (1.60; 2.12) |
||||
|
หน้า (1.65; 2.90) และ (0.36; 1.31) |
||||
|
P (0.15; 0.7) และ (0.15; 0.54) |
* E.z - การบันทึกแบบอิเล็กทรอนิกส์
นี่คือความเข้มข้นสมดุลที่ 14 C หลังจากการตายของสิ่งมีชีวิต การแลกเปลี่ยนกับสิ่งแวดล้อมหยุดลง และปริมาณสำรองที่ 14 C จะไม่ถูกเติมเต็มอีกต่อไป นักโบราณคดีในการค้นหาซากพืช สัตว์ หรือมนุษย์โบราณ สามารถระบุอายุของซากเหล่านี้โดยพิจารณาจากอัตราส่วน 14 C และปริมาณคาร์บอนทั้งหมดในตัวอย่างที่พบ แน่นอนว่า เมื่อเก็บตัวอย่างเพื่อการหาอายุคาร์บอน สิ่งสำคัญคือไม่ว่าในกรณีใดๆ ก็ตามจะต้องแน่ใจว่าตัวอย่างที่นำมานั้นถูกแยกจากการสัมผัสกับคาร์บอนสมัยใหม่ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งมีอยู่ในอากาศอยู่เสมอ) เนื่องจากมีส่วนผสมเล็กน้อย ของคาร์บอนสมัยใหม่ในตัวอย่างที่อยู่ระหว่างการศึกษาสามารถบิดเบือนผลการออกเดทได้อย่างมาก
จนถึงปี ค.ศ. 1850 กัมมันตภาพรังสียังคงอยู่ที่ระดับ 13.5 การสลายตัวต่อนาทีต่อคาร์บอน 1 กรัม โดยมีค่าเบี่ยงเบนไปจากค่านี้ อย่างไรก็ตาม อย่างน้อยสองครั้งหลังจากปี ค.ศ. 1850 ความสมดุลที่มีอยู่ก็ปั่นป่วน
ครั้งแรกที่เกิดเหตุการณ์นี้เกิดจากการใช้วัสดุที่ติดไฟได้ฟอสซิลอย่างเข้มข้นเป็นแหล่งพลังงาน (ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ) ซึ่งนำไปสู่การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ปริมาณมากออกสู่บรรยากาศซึ่งไม่มีคาร์บอนกัมมันตภาพรังสี เนื่องจากต้นกำเนิดของวัสดุติดไฟเหล่านี้มาแต่โบราณ (สารประกอบที่มี "คาร์บอนตาย") การปล่อยก๊าซเหล่านี้ลดปริมาณคาร์บอน-14 ของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ (ผล Suess)
