2008-02-13

De ce datarea cu radiocarbon funcţionează?

datare cu radiocarbon
Cercetătorii au reusit să explice anormalul lung timp de înjumătățire al izotopului carbon-14 (6 protoni și 8 neutroni). Un balans special al forțelor fundamentale în nucleu îl fac stabil câteva mii de ani făcând posibilă datarea cu radiocarbon.


Categorie: Fizica
Postată de: Alin M Elena

Fizicienii au încercat de-a lungul timpului să explice timpul mare de înjumătățire al izotopului carbon-14, aproximativ 5730 de ani, comparat cu circa 70 secunde pentru oxigen-14.

Cu un timp de înjumătățire de câteva mii de ani izotopul carbon-14 este folosit pentru datarea artefactelor arheologice. Cercetătorii susțin că timpul de înjumătățire așa de mare se datorează diminuării masei mezonilor în nucleele atomice.

Mezonii sunt mediatori pentru forța nucleară tare care ține nucleonii (neutroni și protoni) împreună în nucleu. Deși dovada experimetală nu este încă definitivă, o parte din cercetători susțin ca datorită densității mari de nucleoni în nucleu masa mezonilor este diminuată față de masa mezonilor în vid.

Teoreticianul Jeremy Holt, de la Universitatea statului New York din Stony Brook, și colegii săi au considerat un model simplu. Ei au luat în considerare un potențial de interacție între perechi de nucleoni plus postulatul Brown-Rho pentru modificare masei mezonilor și astfel au calculat un orbital din structura nucleară a carbonului-14 și azotului-14 (izotopul în care carbonul-14 se dezintegrează). Rezultatele obținute de ei sunt în concordanță cu datele experimentale.

Această concordanță sugerează că foțele nucleare de atracție și repulsie (componente ale forței nucleare tari) care sunt mediate de mezoni de tip diferit sunt în echilibru. Structura nucleară specială a carbonului-14 crează acest echilibru făcându-l să fie stabil pentru un timp foarte mare. Holt consideră că e o simplă coincidență că se întâmplă ca izotopul carbon-14 să fie sensibil la aceste schimbări.

Petr Navrátil fizician la Lawrence Livermore National Laboratory din California susține că aceste calcule simple nu susțin aceste concluzii.

Navrátil și alți cercetători propun ca cel mai bun mod de investigare al problemei considerarea interacției între trei nucleoni și nu a modificării masei mezonilor. În schimb aceste calcule sunt foarte costisitoare.

Holt acceptă că mai multe investigații sunt necesare pentru rezolvarea problemei. El consideră necesare mai multe date experimentale despre diminuarea masei mezonilor precum și calcule adiționale care să considere interacția a trei nucleoni. El apreciază că problema va fi rezolvată în viitorul apropiat.


Sursa: Nature

Comentarii

  • February 13, 2008, 8:05 am - Adi

    Cristi, nu sunt suta la suta sigur, dar din cate inteleg eu, pentru un numar de protoni (ce daca ar fi singuri s-ar respinge) exista un numar optim de neutroni, astfel incat sistemul din acesti protoni si din acesti neutroni sa fie stabili. Daca insa ai mai multi neutroni, atunci neutronii suplimentari se distribuie la margine, unde au mai putini vecini (alti neutroni sau protoni) ce ii atrag, adica au o energie mai joasa, sunt mai liberi, mai jucausi si le e mai usor sa scape din atom. Dar nu poate scapa doar un neutron, ci un nucleu mai mic (doi neutroni si doi protoni, adica particule alfa), ori are loc o transformare a unui neutron suplimentar in proton (cu eliberare de electron si antineutrioni, adica dezintegrare beta), ori neutronul trece de la o energie la alta mai mica si se elibereaza lumina (radiatie gama). Emitand radiatii, inseamna ca nucleul initial era instabil.

    Asa se intampla in centralele nucleare si in bomba atomica. Un nucleu de uraniu cand se rupe in doua parti aproximativ egale emite si cativa neutroni, ce sunt apoi franati sa aiba o viteza potrivita ce apoi sunt captati de alte nuclee de uraniu, care apoi se impart in doua nuclee mai mici si elibereaza alti neutroni (dar care nu s-ar fi rupt in doua daca nu primeau nucleele prima data). Aceasta se numeste fisiune nucleara "in lant" si Fermi la Universitatea din Chicago a reusit acesta in 1939. Fara ea nu se putea face bomba atomica, ca acolo vrei ca o dezintegrare sa produca alte dezintegrari care sa produca si mai multe dezintegrari si astfel in total se elibereaza o mare energie.

  • February 13, 2008, 2:50 am - cristi

    Interesant, pentru mine insa acum problema e pe dos... De atunci cand pun (sau iau) un neutron (creez un izotop) sistemul devine mai instabil in mod normal (ca la Oxigen)? Inteleg ca daca as aduga un proton, asta are sarcina electrica, si impinge ceilalti protoni deoparte, facnd sistemul mai instabil... Dar neutronul? Nu are sarcina electrica, si el ar trebuie sa fie bine atras de forta tare nucleara (mediata de mezoni)? Ori e o distanta critica sub care forta nucleara devine repulsiva? Hmm... Cu alte cuvinte, pe invers... De ce e normal ca izotopii sa aiba timp de viata scurt?

Adaugă un comentariu

Adaugă un comentariu

This is a captcha-picture. It is used to prevent mass-access by robots. (see: www.captcha.net)
Codul din imagine:
Numele dvs.(*):
COMENTARIU. Sugestie: SALVATI inainte de a trimite! Eventual puteti selecta cu Ctrl-A si apoi copia cu Ctrl-C. Sistemul mai da erori, in special daca textul este lung!(*):
 

Aceasta pagina a fost vizitata de 24269 ori