小胡桃姐姐:
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- 讓我們以最常見的「碳十四定年法」為例來解說。
(請你先到第981069題,瞭解放射性同位素、半衰期的意義、以及碳的各種同位素。再回到這裡。)
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碳存在於自然界中的同位素有C12、C13、C14三種,如下表:
質子數 |
中子數 |
質量數 |
穩定性 |
自然界存在之比例 |
6 |
6 |
12 |
穩定 |
98.89
% |
6 |
7 |
13 |
穩定 |
1.11
% |
6 |
8 |
14 |
不穩定 |
少於
0.01 % |
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- 在自然界中,碳十四與碳十二有個幾乎固定的比例(或說,碳十四在自然界的碳中具有一定的比例)。動、植物或其他生物在活著的時候既然是取用環境中的碳,因此其組織內的碳十四比例也與當時的環境大致相同,當生物體死亡後不再從環境中吸入碳,碳十四的比例就會隨著日漸地衰變而下降。
假設:有考古學家發現了一種生物的化石,嘗試以碳十四定年法來檢測化石的年代。經過檢測之後,得知化石碳十四的比例為 R,而已知當時,也就是在
N年前,生物體死亡時體內碳十四與碳十二的比例為
Rn,碳十四的半衰期為t,則每隔
t年衰變一次,N年來共衰變了(N/t)=b次;所以
Rn × (1/2)b
= R
計算後就可以得到 N值了。
碳十四的半衰期約為 5700年,如果遇上了幾十億年前的化石就不適用。不同的化石,年代長短差距很大,須選擇半衰期長度適合的放射性同位素來定年,例如:鈾238衰變為鉛206的半衰期為45億年、鉀40衰變為氬40半衰期為13億年。
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