
放射性碳(英文:radiocarbon)是碳的放射性同位素,特指碳-14(¹⁴C),其原子核包含6個質子和8個中子。它在自然界中由宇宙射線與大氣氮原子相互作用産生,并通過β衰變釋放電子(半衰期約5730年),最終衰變為穩定的氮-14。放射性碳定年法利用生物體内¹⁴C衰變規律測定考古樣本年代,由Willard Libby于1949年提出并因此獲諾貝爾化學獎。
科學内涵與特性:
$$ce{^{14}_7N + n -> ^{14}_6C + p}$$
生成的¹⁴C迅速氧化為¹⁴CO₂,經光合作用進入生物圈。
$$ce{^{14}_6C -> ^{14}_7N + e^- + bar{ u}_e}$$
權威參考來源:
放射性碳(Radiocarbon)指碳的放射性同位素碳-14(¹⁴C),是一種通過衰變特性測定含碳物質年齡的重要工具。以下從五個方面詳細解釋:
定義與同位素特性 放射性碳是碳元素中質量數為14的同位素,半衰期約5730年。其原子核含6個質子和8個中子,通過宇宙射線與大氣氮原子作用自然生成,分布于生物圈、水圈和大氣圈。
測年原理 活體生物通過新陳代謝與外界保持碳交換,¹⁴C濃度維持平衡;死亡後交換停止,¹⁴C按指數規律衰減。通過測量殘留¹⁴C含量,可推算樣品距今時間,有效測年範圍約5萬年。
主要應用領域
檢測技術方法 主流方法包括氣體正比計數法(測量β射線)、液體閃爍計數法(檢測光子脈沖)以及高精度加速器質譜法(直接計數¹⁴C原子)。
曆史意義與局限 該技術由利比(W.F. Libby)在1949年發明,徹底改變了年代學研究範式,成為20世紀最重大科學突破之一。但僅適用于曾參與碳交換的有機體及部分無機物(如碳酸鹽),金屬等材料無法使用該方法測年。
如需查看具體測年案例或技術參數,可參考知網空間文獻數據庫。
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