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巧妙應(yīng)用放射性

 

 

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碳-14考古年代

  在日本千葉縣檢見川草原上勞動的女學(xué)生,在挖泥煤的地方,挖掘出一些朽爛的、形狀如同獨木船的殘骸。這是不是史前時代的遺物呢?

  直到戰(zhàn)敗后的1951年,以研究古代蓮子聞名的大賀一郎博士到獨木船出土的現(xiàn)場進(jìn)行了考察,并在附近發(fā)現(xiàn)了朽爛的蓮子。于是,便產(chǎn)生了這樣的聯(lián)想:獨木船--水田--荷花。大賀一郎博士把爛蓮子帶回去親手精心培育,于翌年即1952年成功地使這種蓮子發(fā)了芽、開了花,并命名為“大賀荷蓮”,在世界上曾一度傳為佳話。據(jù)說,這種荷蓮后來逐年繁茂起來。現(xiàn)在千葉鐵路站附近千葉公園的荷田里,每到開花季節(jié)便開出一片美麗的荷花,四處飄香。頗能令人感發(fā)思古之情!

  人們不禁要問:這種蓮子究竟是什么時代的?于是把獨木船的殘骸送到美國某研究所,測定了殘骸中碳-l4的放射性,因為當(dāng)時的日本尚未開展應(yīng)用放射性同位素測定年代的技術(shù)。根據(jù)測定的結(jié)果得知:這些荷蓮大約是兩千年前彌生時代的遺物。那么,為什么只要測定殘骸中的放射性就能知道木船的年代呢?

  道理是這樣的:宇宙空間一直在不斷地向我們的地球發(fā)射各種各樣的射線,這種射線叫做宇宙射線。其中有一種射線叫做中子射線。這些中子和大氣中的氮原子核發(fā)生碰撞,打出質(zhì)子。同時產(chǎn)生出一種新的核素--碳-l4,它是碳原子的放射性同位素。結(jié)果,在地球的大氣中,碳-l4的含量不斷地增加。

  但是,正如前面所說,放射性同位素是有一定壽命的,它會不斷地發(fā)生放射性衰變。碳-l4的半衰期是5568年。就是說,每隔5568年,碳-l4的含量注定要減少一半。這樣,碳-l4不斷地產(chǎn)生,同時又不斷地死亡,結(jié)果使大氣中的放射性碳-l4濃度達(dá)到一定的平衡值。

  大家都知道,地球上的植物都要攝取以二氧化碳形式存在的碳元素,才得以不斷地同化、生長、繁殖下去。而地球上的動物又是靠著食取植物而生存的。因此,毫無疑問,地球上生長著的動植物體內(nèi)所含的碳元素中,放射性碳-l4的濃度必然也是達(dá)到一定的平衡值。通過測定知道地球上的生物活體中所含的碳-l4濃度為16ppm,是一個固定值(這就是說,每一噸普通碳元素中含有的碳-14為16克)。

  然而,當(dāng)動植物體死亡以后,體內(nèi)碳-l4的濃度就要發(fā)生變化。還拿上面的例子來說,當(dāng)樹木砍倒并做成獨木船的時候,它與外界的交換完全隔絕。不再攝取二氧化碳?xì)怏w,也就不會再增加新的碳-14。相反,從這時起,獨木船中原先含有的碳-14的濃度卻要按照5568年的半衰期一半、一半地不斷減少下去。就是說,“歷史時鐘”的定時器這時已經(jīng)撥好了。因此,對于出土的遠(yuǎn)古時代的獨木船,也只要測定出碳-14減少的數(shù)值,就能斷定這只獨木船是多少年以前制造的。

  這樣,通過測定碳-l4的濃度就可以進(jìn)行多種多樣的測定工作。比如,遠(yuǎn)古時代的木材、人體遺骨年代的測定,動植物化石或煤炭的年代測定等等。此外,古代發(fā)生的巨大地質(zhì)變化,例如火山爆發(fā)、大地震或山洪爆發(fā)等自然現(xiàn)象究竟是什么時代發(fā)生的?只需要找到當(dāng)時被埋沒的樹木等遺骸,通過類似的測定,就可以獲得準(zhǔn)確的結(jié)論。由于碳-l4的半衰期是5568年,所以,上述方法適合于測定五百年以前到三萬年以內(nèi)的這一段時間。例如我國對樓蘭女尸、羅布泊紙的年代鑒定等就是采用的碳-l4鐘?梢,碳-l4鐘對于測定人類歷史的年代,是再好不過的時鐘。

放射性消毒  核技術(shù)對中國歷史學(xué)的貢獻(xiàn)

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