Radyokarbon Tarihleme Nedir? Radyokarbon Ölçümü Nasıl Yapılır? Radyokarbon Ne İşe Yarar? AMS ve Radyometrik Tarihleme
Radyokarbon tarihleme, canlı organizmalardan elde edilen karbon bazlı materyaller için objektif yaş tahminleri sağlayan bir yöntemdir. 1 Numunede bulunan karbon-14 miktarı ölçülerek ve bunu uluslararası olarak kullanılan bir referans standartla karşılaştırarak bir yaş tahmin edilebilir.
Radyokarbon tarihleme tekniğinin modern insan üzerindeki etkisi, onu 20. yüzyılın en önemli keşiflerinden biri haline getirdi. Başka hiçbir bilimsel yöntem, insanın yalnızca bugününü değil, aynı zamanda binlerce yıl önce meydana gelmiş olayları da anlamasında devrim yaratmayı başaramadı. Arkeoloji ve diğer insan bilimleri, teorileri kanıtlamak veya çürütmek için radyokarbon tarihleme kullanır. Yıllar içinde, karbon 14 tarihleme aynı zamanda jeoloji, hidroloji, jeofizik, atmosfer bilimi, oşinografi, paleoklimatoloji ve hatta biyotıpta uygulamalar bulmuştur.
Karbon Tarihlemenin Temel İlkeleri
Radyokarbon (karbon 14), kararsız ve zayıf radyoaktif olan karbon elementinin bir izotopudur. Kararlı izotoplar karbon 12 ve karbon 13'tür.
Üst atmosferde kozmik ışın nötronlarının azot 14 atomları üzerindeki etkisiyle sürekli olarak Karbon 14 oluşur. Havada hızla oksitlenerek karbondioksit oluşturur ve küresel karbon döngüsüne girer.
Bitkiler ve hayvanlar, yaşamları boyunca karbon 14'ü karbondioksitten özümserler.
Öldüklerinde, biyosfer ile karbon alışverişini durdururlar ve karbon 14 içerikleri radyoaktif bozunma kanunu tarafından belirlenen bir oranda azalmaya başlar.
Radyokarbon tarihleme esasen artık radyoaktiviteyi ölçmek için tasarlanmış bir yöntemdir.
Radyokarbon Ölçümü – AMS ve Radyometrik Tarihleme
Herhangi bir numunenin karbon 14 içeriğini ölçmek için kullanılan üç temel teknik vardır: gaz orantılı sayım, sıvı sintilasyon sayımı ve hızlandırıcı kütle spektrometrisi.
Gaz orantılı sayım, belirli bir numune tarafından yayılan beta parçacıklarını sayan geleneksel bir radyometrik tarihleme tekniğidir. Beta parçacıkları radyokarbon bozunmasının ürünleridir. Bu yöntemde, gaz orantısal sayaçlarda ölçüm yapılmadan önce karbon numunesi önce karbondioksit gazına dönüştürülür.
Sıvı sintilasyon sayımı, 1960'larda popüler olan bir başka radyokarbon tarihleme tekniğidir. Bu yöntemde numune sıvı haldedir ve bir sintilatör eklenir. Bu sintilatör, bir beta parçacığı ile etkileşime girdiğinde bir ışık parlaması üretir. Örnek içeren bir şişe iki fotoçoğaltıcı arasında geçirilir ve yalnızca her iki cihaz da ışık flaşını kaydettiğinde bir sayım yapılır.
Hızlandırıcı kütle spektrometrisi (AMS), bir numunenin radyokarbon içeriğini ölçmenin daha etkili yolu olarak kabul edilen modern bir radyokarbon tarihleme yöntemidir. Bu yöntemde, karbon 14 içeriği, mevcut karbon 12 ve karbon 13'e göre doğrudan ölçülür. Yöntem, beta partiküllerini değil, numunede bulunan karbon atomlarının sayısını ve izotopların oranını sayar.
Karbon-14 Tarihlenebilir Materyaller
Tüm materyaller radyokarbonla tarihlendirilemez. Hepsi olmasa da çoğu organik bileşik tarihlendirilebilir. Bir kabuğun aragonit bileşeni gibi bazı inorganik maddeler de, mineralin oluşumu atmosferle dengede olan karbon 14'ün asimilasyonunu içerdiği sürece tarihlendirilebilir.
Yöntemin başlangıcından bu yana radyokarbon ile tarihlendirilen örnekler arasında kömür, odun, dallar, tohumlar, kemikler, kabuklar, deri, turba, göl çamuru, toprak, saç, çanak çömlek, polen, duvar resimleri, mercanlar, kan kalıntıları, kumaşlar, diğerleri arasında kağıt veya parşömen, reçineler ve su.
Radyokarbon içerikleri için analiz edilmeden önce olası kirleticileri gidermek için bu malzemeler üzerinde fiziksel ve kimyasal ön işlemler yapılır.
Karbon Yaşlandırma Standartları
Yaşı bilinmeyen belirli bir örneğin radyokarbon yaşı, karbon 14 içeriği ölçülerek ve sonucun modern ve arka plan numunelerindeki karbon 14 aktivitesiyle karşılaştırılmasıyla belirlenebilir.
Radyokarbon tarihleme laboratuvarları tarafından kullanılan başlıca modern standart, Maryland'deki Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'nden elde edilen Oksalik Asit I idi. Bu oksalik asit, 1955'te şeker pancarından elde edildi. Oksalik Asit I'in radyokarbon aktivitesinin yaklaşık %95'i, mutlak radyokarbon standardının ölçülen radyokarbon aktivitesine eşittir - 1890'da fosil yakıt etkilerinden etkilenmeyen bir ağaç.
Oksalik Asit I stokları neredeyse tamamen tüketildiğinde, 1977 Fransız pancar melasından başka bir standart yapıldı. Yeni standart olan Oksalik Asit II'nin, radyokarbon içeriği açısından Oksalik Asit I ile sadece küçük bir farkı olduğu kanıtlanmıştır. Yıllar içinde, diğer ikincil radyokarbon standartları yapılmıştır.
Bir numune analizi sırasında elde edilen sonuçlardan katkısını kaldırmak için arka plandaki malzemelerin radyokarbon aktivitesi de belirlenir. Arka plan radyokarbon aktivitesi ölçülür ve elde edilen değerler numunenin radyokarbon tarihleme sonuçlarından çıkarılır. Analiz edilen arka plan numuneleri genellikle kömür, linyit ve kireçtaşı gibi sonsuz yaştaki jeolojik kökenlidir.
Radyokarbon Tarihlemenin Öncüsü
Amerikalı fiziksel kimyager Willard Libby, İkinci Dünya Savaşı sonrası dönemde radyokarbon aktivitesini ölçen bir yöntem geliştirmek için bir bilim adamları ekibine liderlik etti. Radyokarbon veya karbon 14 adı verilen kararsız karbon izotopunun canlı maddede var olabileceğini öne süren ilk bilim insanı olarak kabul edilir.
Bay Libby ve bilim adamlarından oluşan ekibi, organik bir örnekte radyokarbonun ilk tespitini özetleyen bir makale yayınlamayı başardılar. Ayrıca radyokarbonun bozunma hızını ilk ölçen ve yarı ömür olarak 5568 yıl ± 30 yıl belirleyen Bay Libby'ydi.
1960 yılında, Bay Libby, radyokarbon tarihlemeyi geliştirme çabalarından dolayı Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü.