Physikalisches: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 17. Februar 2011, 06:45 Uhr

Ziel der C₁₄-Methode ist es, das Alter eines Gegenstandes zu bestimmen. Diese Methode eignet sich gegenüber den anderen Datierungsmöglichkeiten besonders wegen der leichteren Durchführung und eines besseren Messergebnisses. Doch zuerst muss man wissen was C₁₄ ist.

C₁₄ist ein Isotop des Atoms C₁₂. Es entsteht, wenn Kosmische Strahlung (Neutronen) auf die Erdatmosphäre treffen. Diese können Stickstoffisotope N₁₄ treffen. Es gibt eine Kernreaktion in der N₁₄ zu C₁₄ unter Abgabe eines Protons zerfällt.

N₁₄ + N ---------> C₁₄+ P

N=Neutron

P=Proton

Es entsteht ein Kreislauf bei dem C₁₄ entsteht und wieder zu Stickstoff zerfällt.

Das nun entstandene C₁₄ ist radioaktiv und zerfällt nach einer Halbwertszeit von ca. 5730 Jahren unter Abgabe eines Elektrons (Beta-Zerfall) zu N₁₄.

Aufgrund von Luftströmungen verteilt sich das c₁₄ auf der ganzen Welt. Durch die von Pflanzen betriebene Fotosynthese gelangt das C₁₄ nun in organisches Material. So nimmt auch der Mensch immer, wenn er etwas isst, einen winzig kleinen Teil C₁₄ auf, es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen C₁₂ und C₁₄ ein.

Sobald das Lebewesen jedoch stirbt, verändert sich das Verhältnis zwischen C₁₄ und C₁₂ in seinem Körper. Da die Halbwertszeit des Kohlenstoffisotops bekannt ist, kann man nun durch Messungen der radioaktiven Zerfälle auf das Alter der Probe schließen.Mit Hilfe der Massenspektrometrie kann man aufgrund des Verhältnisses zwischen C₁₂ und C₁₄ schließen.Dies ist vor allem sinnvoll bei der Datierung von Werkstoffen ,da sich das Problem ergibt, dass man mit möglichst wenig Material eine Datierung durchführen soll.

Die Beschleuniger-Massenspektrometrie

Die Beschleuniger-Massenspektrometrie ist ein technisches Verfahren mit dem man Massen-/Isotopenverhältnisse, hier natürlich C₁₄, eines Werkstoffes bestimmen kann. Der Vorteil dieser Methode ist, dass man auch mit einer sehr kleinen Menge, der zu messenden Substanz, ein genaues Ergebnis erzielt.

Bei der Spektrometrie wird die zu behandelnde Substanz zunächst in kleiner Menge undin Form von ionisiertem Gas in einen Teilchenbeschleuniger gegeben.Im Beschleuniger wird die Substanz durch ein in Vakuum eingeschlossenes elektrisches Feld beschleunigt. So beschleunigt fliegen die Teilchen in einen sogenannten Massenspektrometer. Dieser besteht aus einem Magneten und einem Detektorsystem, wobei hier der Beschleuniger als Ionenquelle fungiert. Nachdem die Teilchen den Beschleuniger verlassen haben, treten die in das Magnetfeld des Spektrometers. Dort werden die unterschiedlichen Isotope aufgrund ihrer jeweils spezifischen Flugbahn auch anders abgelenkt.Mit einem Detektor werden die Teilchensträhle gemessen und man kann den Stoff charakterisieren und auf den C₁₄-Anteil „schließen“. Abschließend wird die Messung mit vorherigen Messergebnissen verglichen und man kann auf diese Art und Weise, wie bei allen anderen Methoden, das Alter des Ausgangsstoffes bestimmen.

Im folgenden Video wird die Massenspektrometrie noch einmal bildlich dargestellt:

Die Zählrohrmethode nach Libby

Diese funktioniert so: indem die radioaktiven Zerfälle des C₁₄ mit Hilfe eines Geiger-Müller Zählrohrs ermittelt und aufgrund der Zerfälle das Alter der Probe errechnet.

Probleme und Schwächen der Radiokohlenstoffdatierung

1.Nicht konstantes Verhältnis zwischen C₁₂ und C₁₄ Atome in der Atmosphäre (verursacht durch die Industrialisierung und Kernwaffentests).Dies kann zu Fehlern bei der Erechnung des korrekten Alters führen. 2.

Ausführung einer Altersbestimmung durch die C₁₄ Methode.
/ Ablauf einer Untersuchung Arten des Radioaktiven Zerfalls.

| Beispiel C₁₄ Methode

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