Kulstof 14-datering: Forskelle mellem versioner

Grundstoffet [[carbon]], der indgår i [[Jordens atmosfære|atmosfærens]] indhold af [[kuldioxid]] har to naturligt forekommende [[isotop]]er: kulstof-12 (¹²C), og kulstof-13 (¹³C). Desuden findes der en ustabil og [[radioaktiv]] isotop, kulstof-14 (¹⁴C). Kulstof-14 har en [[halveringstid]] på 57302730 år, og ville for længst være forsvundet fra jorden, hvis der ikke skete en vedvarende dannelse af denne isotop i atmosfærens yderste lag ved kollisioner mellem [[kosmisk stråling]] og [[kvælstof]]atomer. Når kosmisk stråling kommer ind i atmosfæren sker der for det meste en omdannelse af dens energi, heriblandt produktionen af [[neutron]]er. Disse neutroner kan så efterfølgende indgå i en process med kvælstof:

Denne omdannelse er relativt almindelig, da kvælstof udgør tæt ved 80% af jordens atmosfære. Den største produktion af kulstof-14 sker i ca. 9 til 15 km <!-- Den engelske WP-artikel nævener 30.000 til 50.000 fod, så jeg har rundet. Ret gerne til et mere præcist tal. ---> højde, og på større breddegrader, dvs. tættere ved polerne. På trods af det, er kulstof-14 spredt jævnt ud over hele atmosfæren, hvor der sker en omdannelse til kuldioxyd (CO₂) ved reaktion med [[ilt]]. Under antagelse af at den kosmiske stråling er konstant over lange tidsperioder, dannes kulstof-14 i samme tempo som det nedbrydes ved radioaktivt henfald. CO₂ findes også opløst i [[hav]]vand. Såfremt denne antagelse er korrekt, vil forholdet mellem radioaktivt og stabilt kulstof altså være konstant i jordens atmosfære og i havvand: ca.0,000000001001 promille (60025 milliarder atomer pr. [[mol (enhed)|mol]]).

Levende planter omsætter luftens kuldioxidhydrogen, og vil derfor have en tilsvarende procentvis fordeling af kulstofisotoper. Dyr og mennesker der lever af planter har et tilsvarende forhold mellem radioaktivt og stabilt kulstof. Men når de dør, slutter denne stadige "fornyelse" af de ustabile kulstof-14-atomer. Da kulstof-14 er ustabilt og derfor gradvis omdannes til andre isotoper ved [[radioaktivt henfald]], vil andelen af denne kulstofisotop gradvis falde i et eksponentielt aftagende (i et ganske veldefineret tempo). Uafhængigt af ydre faktorer, kan man ud fra forholdet mellem de forskellige kulstofisotoper beregne hvor lang tid siden det er at materialet ophørte med at få tilført "frisk" kulstof-14, dvs. hvornår materialet "døde".

Oprindeligt blev dateringen gennemført ved måling af radioaktivt henfald, men denne metode var relativt upræcis, og desuden forbundet med en del [[statistik|statistisk]] usikkerhed. Præcisionen er blevet væsentligt forbedret med brug af [[massespektroskopi]], en teknik hvor man tæller de enkelte atomer i en given prøve. Denne teknik har også den fordel at man kan måle på en langt mindre prøve end hidtil, sådan at man kan nøjes med at bore et mindrestort hul i en knogle for at få det fornødne materiale, frem for at skulle destruere en hel lårbensknogle.