Karbon 14 izotopu ile nasıl yaş tayini yapılır?
Onbinlerce yıl önce yaşamış olan canlıların kalıntıları bulunduğunda, hangi yıllarda yaşamış olduğu karbon-14 yöntemi ile saptanır. Bütün yaşayan organizmaların yapılarında karbon bulunmasından dolayı böyle bir yöntem geliştirilmiştir. Çekirdekte meydana gelen radyoaktif bozunma oranı sabittir. Onbinlerce yıl öncesine ait karbon içeren maddeler de C-14 ün yarılanma süresinden hareket edilerek bulunur. C-14 ün yarı ömrü
5730 yıldır. C-14 kozmik ışımalar bombardımanı sonucunda oluşur. Kozmik ışınlar uzaydan gelen radyasyonlardır ve alfa parçacıkları, protonlar ve daha ağır iyonlar içerir. Bu radyasyonlar atmosferin üst tabakasında çarpışarak nötronlar gibi değişik parçacıklar oluşturur. Nötron ile nitrojen-14 çekirdeğinin çarpışması ile karbon-14 çekirdeği meydana gelir.
Karbon dioksit ve karbon-14 alt atmosferde karışır. Canlı organizmalarda atmosferdeki O2 yi kullandıkları için yapılarında C-12’nin yanı sıra belirli oranlarda C-14 ihtiva ederler. Ancak bu canlı organizmalar öldükleri andan itibaren yapılarındaki C-14 ile atmosferdeki C-12 arasında var olan denge bozulur. C-14 radyoaktif bozunmaya uğrar ve C-14 ün C-12 ye olan oranı giderek düşmeye başlar. Bu yol ile karbon izotopları arasındaki bu oransal değişim, bir çeşit saat görevi görür. Buradan hareketle canlıların ne zaman öldükleri bilgisini elde edebiliriz. Bugün yaşayan bir organizmadaki C-14'ün C-12'ye oranı 1/1012 dir. Eğer son 50.000 yıl içerisinde karbon izotoplarının oranının değişmediğini varsayarsak, herhangi bir ölü organizmanın, fosillerin vb. yaş tayinini yapmak mümkün. Bunun için C-14'ün radyoaktif bozunması sonucu oluşan beta ışımalarını ölçmek yeterli.
C-14 → N-14 + eֿ
Örneğin, volkanik patlamalar sonucu yanmış bir ağaç fosilinin yaşını tespit edelim. Bu fosilde 1 gram karbonda 1 dakikada 7,0 C-14 bozunması olduğu bilinsin. Günümüzde yaşayan bir organizmanda 1 gram karbonda 1 dakikadaki C-14 bozunması 15,3 tür. C-14 ün yarı ömrünün (t1/2) 5730 yıl olduğunu biliyoruz. t zaman sonra bir örnekteki çekirdek miktarını k = 0,693 / t1/2 olarak düşüneceğiz.
Log Nt/N0=-kt/2,303=-0,693t/2.303 t1/2 <=> t=(2,303 t1/2 /0,693)xlog N0/Nt
N0/Nt oranını bulmak için atmosferdeki C-14 ve C-12 oranının sabit kaldığını varsaymak gerekir. Aslında bu varsayım tam olarak doğru değildir. Bilim adamları, binlerce yıl önce doğada (atmosferdeki CO2 nin içerisinde) bulunan C-14 miktarının şimdikinden daha fazla olduğunu düşünüyor. Son yüzyılda yapılan atmosferik nükleer testler ve fosillerin yakıt olarak kullanılması da bu görüşü kuvvetlendiriyor.
N0/Nt = 15,3 / 7,0 = 2,2 ve t1/2 = 5730 yıl olduğuna göre, fosilin yaşı yaklaşık olarak:
t = (2,303 t1/2 / 0,693) x log N0/Nt = (2,303 x 5730 / 0,693) x log2,2 = 6500 yıl olarak bulunur.
Metin Çakır
Kaynak:http://biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz//index.php?kategori_id=6&soru_id=3042
Resim Kaynağı:http://www.nccs.gov/2009/10/27/life-and-its-half-life/