radioizotopno datiranje

radioizotopno datiranje, određivanje starosti materijala s pomoću promjena radionuklida tijekom vremena. Ako je poznato vrijeme poluraspada i broj početnih i novonastalih nuklida u uzorku, može se odrediti starost uzorka.

Radiougljično (radiokarbonsko) datiranje, određivanje starosti organske tvari na temelju omjera broja atoma stabilnog ugljikova izotopa 12C i radioaktivnog izotopa 14C. Metodu je 1949. otkrio Willard Frank Libby.

Radioaktivni izotop 14C nastaje u visokim slojevima atmosfere djelovanjem kozmičkoga zračenja na dušik: 10n + 147N → 146C + 11p, gdje je 10n neutron, 11p proton a 147N jezgra stabilnoga izotopa dušika.

Radioaktivni ugljik 14C se, vezan u ugljikovu dioksidu (CO2), brzo i ravnomjerno širi cijelom biosferom. Njegova se količina u atmosferi nije mijenjala kroz dugo razdoblje; zapravo, bila je konstantna sve do 1950-ih, kada je testiranjem termonuklearnog oružja u velikim količinama bio proizveden i raspršen u okoliš. Iz atmosfere 14C prelazi izravno u biljke i neizravno, preko hranidbenoga lanca, u druge žive organizme. Zbog toga je u živim bićima omjer 12C i 14C konstantan. Kada se smrću prekine izmjena tvari između organizma i atmosfere, radioaktivni raspad ne zaustavlja se i organska tvar počinje gubiti 14C. Određivanjem preostalog 14C u nekom uzorku nežive tvari može se izračunati koliko je vremena prošlo od trenutka smrti. Vrijeme poluraspada ugljika 14C iznosi 5730 god.; ustanovi li se, npr., da neki komad drveta ili drvenog ugljena sadrži upola manje ugljika 14C nego živo stablo, zaključuje se da je taj komad drveta ili ugljena star 5730 god., ako sadrži samo četvrtinu količine 14C koju je imao dok je drvo bilo živo, star je 11 460 god. itd. Geiger-Müllerovim brojilom mogu se odrediti i ekstremno male količine tog izotopa. (U živom drvetu od jednoga bilijuna atoma ugljika samo je jedan radioaktivan, u jednom gramu svježeg uzorka ugljika dogodi se približno 13,5 raspada u minuti). Danas se može odrediti starost organske tvari: pergamenta, odjeće, fosila, ljudskih i životinjskih kostiju itd., od 500 do 50 000 god. Metoda se primjenjuje u arheologiji, antropologiji, geologiji, geofizici.

Helijsko datiranje. Radionuklidi s najdužim vremenom poluraspada (235U, 238U, 232Th, 40K, 37Rb) upotrebljavaju se za utvrđivanje starosti stijena. U nizu radioaktivnih raspada od uranija ili torija do olova oslobađaju se alfa-čestice, koje se nakon usporavanja pretvaraju u atome helija. Helij lako napušta stijene dok su rastaljene, ali kada očvrsnu, ostaje zarobljen i nakuplja se u kristalnoj rešetki. Uspoređivanjem broja uranijevih ili torijevih atoma i broja helijevih atoma u nekom uzorku može se saznati njegova starost. Budući da se u radioaktivnim nizovima oslobađa mnogo helija, moguće je odrediti starost relativno mladih stijena od nekoliko desetaka tisuća godina, pa se metoda primjenjuje za određivanje starosti fosila.

Kalij-argonsko datiranje. Kalij je u prirodi čest element, nalazi se u tinjcima, glini, evaporitima, a 0,001 18% kalija čini radioaktivni izotop 40K, koji se raspada u stabilni izotop argona 40Ar. Plemeniti plin argon lako napušta rastaljene stijene, a vrijeme od kada je stijena postala dovoljno čvrstom da zadrži argon može se doznati uspoređivanjem broja atoma izotopa 40K i 40Ar. Metoda je uspješna za određivanje starosti stijena starijih od 100 000 god., a primjenjuje se u arheologiji i pri određivanju povijesti vulkanskih aktivnosti. Za starije stijene, već prema tom od kojih se minerala sastoje, koriste se još i rubidij-stroncijsko, uranij-olovno, torij-olovno datiranje itd. Metode se primjenjuju u paleontologiji, za određivanje starosti meteorita, stijena donesenih s Mjeseca i drugih starih stijena.

radioizotopno datiranje. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 21.4.2019. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=51486>.