Radyokarbon partner 14 olarak da adlandırılan, radyo karbon partner ya da 14 C kalıntısını sayılarak partner , bir yöntemdir radyometrik kalma ölçümüne dayalı radyolojik aktivitesi arasında karbon 14 ( 14 içerdiği C) organik madde bilmek istediğimiz mutlak yaş , yani onu oluşturan organizmanın (hayvan veya bitki) ölümünden bu yana geçen süre.
Bu yöntemin kullanım alanı, birkaç yüz yıldan en fazla 50.000 yıla kadar olan mutlak yaşlara karşılık gelmektedir. Bu yöntemin antik olaylara uygulanması, özellikle de yaşları 6000 yılı aştığında ( tarih öncesi ), onları eskisinden çok daha kesin bir şekilde tarihlendirmeyi mümkün kılmıştır. Böylece arkeoloji ve paleontolojide önemli ilerlemeler sağladı .
In 1950 , Willard Frank Libby ilk karbon 14 kalma gerçekleştirdi. Ad (BP Günümüze önce ) ardından uygulamanın tam anlam kazandı: o 1950 öncesi geçmişini oldu.
In 1960 , aldığı kimyada Nobel Ödülü bu yöntemle (bu keşfin tarihi için araştırmacı makaleye bakınız) geliştirilmesi için.
Karbon 14 veya radyo-karbon bir bir izotop radyoaktif arasında karbon yarılanma ömrü olan hesaplamalara göre 5734 ± 40 yıl eşit (ya da yarı-ömür), bir parçacık fiziği partner değerlendirildi değeri kullanmak geleneksel olarak devam edilir, bununla birlikte 1961 kalma 1951'de 5.568 ± 30 yıl.
İlk yaklaşım olarak, bir bitki veya hayvan canlı olduğu sürece organizmasının çevresiyle karbon alışverişi yaptığını, böylece içerdiği karbonun biyosferdekiyle aynı 14 C ( karbon 14 ) oranına sahip olacağını düşünebiliriz. . Organizma öldüğünde artık 14 C almaz ve içerdiği C yavaş yavaş parçalanır. İkinci bir yaklaşım olarak, yüzünden olduğu düşünülmektedir izotopik fraksiyonasyon sırasında oluşan fotosentez , 14 ° C / 12 ° C izotop oranı organizmanın Biyosferin daha birkaç oranında daha düşüktür. Ömrü sırasında oranı 14 toplam karbon organizma göreceli olarak Cı mevcut ( 12 ° C, 13 ° C ve 14 ° C), bu nedenle kolaylıkla ile ilişkili olduğu mevcut atmosfer zamanda.
Karbon-14 ve böylece (10 mertebesinde küçük oranlarda radyokarbonun bir organizmada varlığına dayanmaktadır -12 için toplam 14 C / C oranı ). Bir organizma öldüğü andan itibaren içerdiği radyokarbon miktarı ve radyolojik aktivitesi üstel bir yasaya göre zamanla azalır . Bu organizmadan türetilen organik malzeme numunesi oranı ölçülerek yaşlandırılmasında 14 ° C / C toplam bir ile kütle spektrometresi , etkinliği X, organizmanın ölümüne yıl sonra.
Doğal radyokarbon üç rezervuarda dolaşır: atmosfer , okyanuslar ve biyosfer .
5.730 yıllık bir yarı ömre sahip olan radyokarbon, sürekli olarak üretilmeseydi , biyosferden çoktan kaybolacaktı .
Üst atmosferde, kozmik radyasyon ( saplama ) tarafından başlatılan nükleer reaksiyonlar , bir serbest nötron akışı üretir . Havadaki moleküllerle çarpışma sonucu yavaşladıktan sonra , belirli bir kinetik enerji aralığındaki nötronlar , denge denklemine göre nitrojen ile reaksiyona girerek radyokarbon oluşturur:
Bu reaksiyon tercih edilir çünkü azot, Dünya atmosferinin %78.11'ini oluşturur. Radyokarbon üretimi esas olarak yüksek jeomanyetik enlemlerde 15.000 ila 18.000 metre arasında gerçekleşir.
Ortaya çıkan radyokarbon atomu, karbon dioksit oluşturmak için oksijenle hızla reaksiyona girer .
Bu gaz atmosferde dolaşır ve okyanuslarda çözünerek karbonatları oluşturur . Bu nedenle radyokarbon okyanuslarda da dolaşır.
Karbondioksit de biyosfer ile reaksiyona girer. Bitkiler böylece atmosferdeki radyokarbonu fotosentez yoluyla özümserler ve hayvanlar tarafından yenirler. Deniz organizmaları da okyanuslarda bulunan radyokarbonu özümser. Radyokarbon bu nedenle biyosferde besin zinciri boyunca yayılır .
14 C / C toplam raporu , canlı organizmalar ve çevreleri arasındaki kalıcı değişimler nedeniyle atmosferde, okyanus yüzeyinde ve biyosferde tek tip olarak kabul edilir.
Ek olarak, kozmik ışınların akışının uzun bir süre boyunca sabit olduğu varsayılır (ilk yaklaşım). Bu nedenle, radyokarbon üretim hızı, bu nedenle bu oran, sabit 14 ° C / C toplam atmosferde, okyanus yüzeyi ve biosfer sabiti (C-ürün sayısı olan bozunma atomlarının sayısı ile aynı değeri) 'dir.
Bir organizma öldüğünde, dış çevre ile olan tüm alışveriş durur, ancak başlangıçta mevcut olan radyokarbon "sıkışmış" kalır ve miktarı, organizmanın ne kadar süreyle öldüğünü bilmeyi mümkün kılan radyoaktif bozunma sürecine göre katlanarak azalmaya başlar.
Radyoaktif bozunma karbon-14 uyar üstel bozunma yasası ile karakterize yarılanma ömrü . Tarih organik malzeme örnek oranı ölçülmesidir 14 / C , toplam (dağılmasından sonra doğal radyokarbonun kalanları) ve yaş anlamak için. Rapor 14 ° C / C toplam ölçülmesiyle dolaylı olarak ölçülür spesifik aktivite nedeniyle oranı ile orantılıdır doğal radyo karbon için (karbon birim kütle başına birim zaman başına ayrımlar) 14 ° C / C , toplam veya direkt olarak kütle spektrometrisi .
1940'ların sonunda Libby tarafından geliştirildiğinde , karbon-14 tarihlemesi, sinyalin zayıflığından dolayı zor olan numunelerin radyoaktivitesinin ölçülmesini içeriyordu (analiz edilen numunede birkaç radyokarbon atomu var, özellikle birkaç sonra. bin yıl ve hatta daha az parçalanan) ve arka plan gürültüsü (doğal radyoaktivite, kozmik ışınlar, vb. ).
Bugün, 14 C / C toplam kütle spektrometrisi raporunun doğrudan ölçümü, çok daha küçük numunelerin (önceden birkaç gram karbona karşı bir miligramdan daha az) ve çok daha hızlı (birkaç gün veya haftaya karşı bir saatten az) tarihlenmesine izin verdiği için tercih edilmektedir. . Numuneden ekstrakte edilen karbon, önce grafite , ardından parçacık hızlandırıcıya bağlı bir kütle spektrometresi tarafından üretilen voltajla hızlandırılan iyonlara dönüştürülür . Farklı karbon izotopları, bir mıknatıs tarafından oluşturulan ve karbon 14 iyonlarının sayılmasına izin veren manyetik alanla ayrılır .
50.000 yaşından büyük örnekleri oranı olarak karbon 14 tarihli edilemez 14 / C , toplam akım tekniklerle ölçülebilir kadar düşük olduğu; sonuçlar yalnızca 35.000 yıldan daha küçük yaşlar için nispeten doğrudur.
En yaygın tarihleme yöntemi, ölçüm sırasında bir numunenin radyokarbon konsantrasyonunun (yani toplam 14 C / C oranı ) belirlenmesini içerir ; : Örnek yaşı daha sonra formül ile verilir zamanda numunenin radyo karbon konsantrasyonu olan örnek geldiği organizmanın (ölüm ) ve radyoaktif karbon sabiti 14 ( ).
Bir organik madde örneğinin geleneksel karbon-14 yaşı, 1950'de bir dizi ölçümden hesaplanan 5.568 yıllık geleneksel bir dönemden hesaplanır. O zamandan beri, 5.730 yıllık bir süre vererek daha kesin ölçümler alındı, ancak laboratuvarlar karışıklığı önlemek için "geleneksel" değeri kullanmaya devam ediyor.
Sonuçlar “ günümüzden önceki ” yıllarda (BP) verilmiştir . Sıfır noktası (bu materyalin türetildiği organizmanın ölümünden itibaren geçen sürenin ölçüldüğü) 1950'ye eşit bir radyokarbon seviyesi olduğu varsayılarak 1950'ye ayarlanmıştır . O zamandan beri, fosil yakıtlardan karbondioksit salınımı (neredeyse en fazla 14 C içerir) atmosferin izotopik imzasını değiştirdi.
1960'ların başından itibaren sorun, karbon-14 yaş tayini ile arkeoloji veya dendrokronoloji ile tahmin edilen örneklerin yaşları arasında gözlemlenen bazı sistematik tutarsızlıklardan kaynaklanmaktadır .
Karbon-14 oluşumunun başlangıcındaki kozmik ışınların akışının ilk tahmin olarak sabit olduğu varsayılabilir, ancak uzay araştırmaları, dünyanın üst atmosferinde alınan akışın, dünyanın manyetik alanının evrimine bağlı olarak değiştiğini göstermiştir. ve güneş manyetik alanı. Bu, doğal radyokarbon üretim hızının neden zaman içinde değiştiğini açıklar.
Fosil karbonun endüstri ve ulaşım yoluyla atmosfere büyük miktarda salınması, üç rezervuardaki (atmosfer, okyanuslar ve biyosfer) toplam karbon miktarını ve izotopik bileşimini de değiştirmiştir . Son olarak, 1950'lerde ve 1960'larda, atmosferdeki radyokarbon miktarının neredeyse iki katına çıkmasının nedeninin nükleer test olduğu düşünülüyordu. Ancak, bu son olaylar antik objelerin kalma, üzerinde hiçbir etkiye sahip 14 C / C oranı sadece yaşlarına bağlıdır ve 14 C / C oranının biyolojik aktivite onların sonu tarihte..
Sonuç olarak rapor 14 C / C toplam içinde biyosferin zamanla sabit değildir. Bu nedenle , karbon 14 kullanılarak elde edilen tarihleme ile dendrokronoloji gibi diğer yöntemler kullanılarak elde edilen tarihlemeyi karşılaştırarak kalibrasyon eğrileri oluşturmak gereklidir .
Bu eğriler, bir numunenin "geleneksel karbon 14 yaşı"nı bilerek, takvimimizde karşılık gelen tarihi ("kalibre edilmiş yaş") bulmamızı sağlar .
Atmosferik nükleer testler , kısmi nükleer test yasağı anlaşmasının bir sonucu olarak seviyeler düşmeden önce , kuzey yarımküre atmosferindeki C-14 konsantrasyonunu neredeyse iki katına çıkardı . 1950'de inşa edilen bir duvar , gelecekteki arkeologlara MS ~ 7000 yılına tarihlenecek .
Ölçülen (radyokarbon olayı), örneğin daha eski veya daha yeni karbon tarafından "kirlilik" gibi, tarihlenmesi gerekenden farklı bir yaştaysa düzeltmeler uygulanabilir. Bazı fenomenler düzeltilemez (arkeoloji, stratigrafik müdahaleler veya malzemelerin yeniden kullanımı gibi).
Karbon-14 tarihleme, arkeologlar tarafından yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir, ancak kullanımının bazı sınırlamaları vardır:
2012 yılında, radyokarbon tarihleri 26.000 yıl ± 450 BP'ye kadar kalibre edilmiştir. 2019'da, Hai Cheng ekibi radyokarbon tarihlerini 100 yıldan az bir belirsizlikle 40.000 yıl BP'ye, ardından 300 yıldan az ila 54.000 yıl BP'ye kadar kalibre etmeyi başardı. Ağustos 2020'de IntCal projesi, üç yeni kalibrasyon eğrisinin (kuzey yarımküre, güney ve deniz ortamı için) yayınlanmasıyla yedi yıllık araştırmayı tamamlıyor ve yaş sınırını 55.000 cal yıl olarak geriye itiyor. ardışık dönemlerde sadece bir standart sapma.