14C - Datierung

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Der amerikanische Chemiker Willard Libby führte in der Zeit nach dem zweiten Weltkrieg ein Team aus Wissenschaftlern an, mit dem Ziel ein Verfahren zu entwickeln, das Radioaktivität messen kann. Er gilt als der erste Wissenschaftler, der davon ausging, dass das instabile Kohlenstoff-Isotop, auch Radiokarbon oder C-14 genannt, in lebender Materie vorhanden ist.

Libby und sein Team aus Wissenschaftlern hatten es geschafft eine Abhandlung über die erste Entdeckung von C-14 in einer organischen Probe zu veröffentlichen. Außerdem war Libby der erste, der die C-14 Zerfallsrate gemessen und 5568 Jahre ± 30 Jahre als Halbwertszeit eingeführt hat.

1960 wurde Libby für seine Leistungen und die Entwicklung der C-14 Datierung mit dem Nobel Preis in Chemie ausgezeichnet.

Radiokarbon oder C-14 ist ein Isotop im Element Kohlenstoff, welches instabil und leicht radioaktiv ist. Die stabilen Isotope sind C-12 und C-13.

Durch den Effekt der kosmischen Neutronenstrahlung auf die Nitrogen-14 Atome wird kontinuierlich C-14 in der oberen Atmosphäre geformt. Es oxidiert schnell in der Luft und bildet Kohlenstoffdioxid. Danach tritt es in den globalen Kohlenstoffkreislauf ein.

Pflanzen und Tiere nehmen ihr ganzes Leben C-14 über das Kohlendioxid auf. Wenn sie sterben stellen sie den Kohlenstoffaustausch mit der Biosphäre ein und ihr C-14 Anteil beginnt mit einer Geschwindigkeit zu zerfallen, die durch das Gesetz des radioaktiven Zerfalls bestimmt wird.

Die C-14 Datierung ist in erster Linie ein Verfahren, das entwickelt wurde um verbliebene Radioaktivität zu messen. Wenn man weiß, wie viel C-14 in einer Probe enthalten ist, kann man das Alter des Organismus zum Zeitpunkt seines Absterbens bestimmen. Es muss jedoch angemerkt werden, dass die C-14 Datierungsbefunde zwar angeben wann der Organismus gelebt hat, allerdings nicht wann das Material aus dem Organismus verwendet wurde.

Nicht alle Materialien können C-14 datiert werden. Alle organischen Komponenten können datiert werden. Manche anorganische Materie wie der Aragonit Anteil einer Schale, können ebenfalls datiert werden, sofern bei der Bildung des Minerals eine Aufnahme von C-14 im Gleichgewicht mit der Atmosphäre stattfand.

Folgende Materialien wurden seit der Einführung der C-14 Datierung datiert: Holzkohle, Holz, Zweige, Samen, Knochen, Muscheln, Leder, Torf, Schlamm, Erde, Haare, Keramik, Pollen, Wandmalereien, Korallen, Blutreste, Textilien, Papier oder Pergament, Harze und Wasser.

An den Materialien werden vor der Analyse des Radiokarbonanteils physische und chemische Vorbehandlungen durchgeführt um mögliche Verunreinigungen zu entfernen.

Es gibt drei grundsätzliche Techniken um den C-14 Anteil einer Probe zu messen— die Gasproportionalzählung, die flüssige Szintillationszählung und die Beschleuniger-Massenspektrometrie.

Die Gasproportionalzählung ist eine konventionelle radiometrische Datierungstechnik, die abgestrahlte Beta Partikel in einer Probe zählt. Beta Partikel entstehen als Produkt des radioaktiven Zerfalls. Bei dieser Methode wird die Kohlenstoffprobe zuerst in Kohlenstoffdioxid Gas konvertiert und dann erst wird die Messung mit Hilfe eines Gasproportionalzählers vorgenommen.

Die Flüssigkeiten Szintillation Zählung ist eine weitere C-14 Datierungstechnik, die in den 1960ern beliebt war. Bei dieser Methode ist die Probe flüssig und ihr wird ein Szintillator hinzugefügt. Dieser Szintillator produziert einen Lichtblitz, sobald er mit den Beta Partikeln interagiert. Die Probe wird in eine Phiole an zwei Photomultiplier gegeben und nur wenn beide Geräte einen Lichtblitz registrieren, wird dieser auch gezählt.

Die Beschleuniger-Massenspektrometrie (AMS) ist die moderne C-14 Datierungsmethode. Sie gilt als effizienter, wenn man den C-14 Anteil einer Probe messen will. Bei dieser Methode wird der C-14 Anteil relativ zum C-12 und C-13 Vorkommen gemessen. Dieses Verfahren zählt zwar nicht die Beta Partikel, dafür aber die Anzahl der Kohlenstoffatome, die in der Probe enthalten sind und die Proportion der Isotope.

Die meisten wissenschaftlichen Labore verwenden heutzutage die AMS Datierung. Wissenschaftler verschiedener Disziplinen haben die Möglichkeit Ihre Proben an ein ausgewähltes Labor wie z.B. Beta Analytic zu senden und dort datieren zu lassen. Nach maximal 14 Werktagen erhält der Wissenschaftler dann ein ISO:17025 akkreditiertes Ergebnis, welches er für seine Forschung verwenden kann.

 

Quelle: mit freundlicher Genehmigung von  BETA Analytic

 
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