UVOD
Radiometrijsko datiranje – postupak određivanja starosti stena i
organskih ostataka na osnovu radioaktivnog raspada pojedinih elemenata –
u širokoj je upotrebi već više od pola veka. Do danas je usavršeno preko 40
ovakvih postupaka gde svaki koristi različit radioaktivni element ili
različitu metodu merenja njegovog sadržaja. Do danas je takođe postalo
sasvim jasno da različite metode daju međusobno saglasne rezultate te
koherentnu sliku prema kojoj je planeta Zemlja nastala veoma davno. Dalja
potvrda njihove pouzdanosti potiče od potpune saglasnosti rezultata
dobijenih ovim metodama sa rezultatima drugih metoda određivanja starosti
kao što su godovi drveta ili ledena jezgra.
Potrebno je dodati jedno pojašnjenje – mnogi ljudi smatraju da se radioaktivni
elementi koriste samo u nuklearnim elektranama ili u atomskim bombama. U stvari,
radioaktivnost je svuda oko nas. U svakoj steni, drvetu ili živom biću postoji vrlo
mala količina radioaktivnih elemenata koji se neprestano razgrađuju odnosno
radioaktivno raspadaju i pretvaraju u druge elemente - izotope. Ovo je prirodan i
bezopasan proces koji je sastavni deo fizičkog sveta.
Radiometrijsko datiranje može se uporediti sa procesom koji se odigrava u
peščanom časovniku. Kada se peščani časovnik okrene, pesak curi iz gornjeg dela u
donji. Atomi radioaktivnih elemenata su poput zrna peska u časovniku – kako se
smanjuje broj zrna peska u gornjem delu (ili roditeljskom elementu), tako raste broj
zrna u donjem delu (odnosno broj atoma elementa ćerke). Iako je nemoguće
predvideti kada će određeno zrno peska pasti iz gornjeg dela u donji deo peščanika,
može se sa velikom preciznošću izračunati koliko je vremena potrebno da bi ceo
pesak iscureo. Kada se ovo dogodi, peščanik prestaje da meri vreme sve dok se
ponovo ne okrene. Slično ovome, kada se svi atomi elementa roditelja pretvore u
atome elementa ćerke, stena prestaje da “meri” vreme i proces može početi iznova
jedino ako se u njoj nađe nova količina originalnog radioaktivnog elementa.
Neki od tipičnih roditeljskih elemenata i elemenata ćerki, i njihovi periodi
poluraspada, navedeni su u tabeli . Kao što se iz tabele vidi, postoje ogromne razlike u
dužini perioda poluraspada između pojedinih izotopa. Izotopi sa dugim periodama
poluraspada veoma sporo se transformišu u stabilne elemente te su stoga pogodni za
datiranje veoma starih stena. Izotopi sa kratkim periodima poluraspada ne mogu se
koristiti u ovom slučaju zato što su se svi roditeljski atomi odavno raspali, nešto nalik
peščaniku koji je ostavljen da stoji veoma dugo nakon što je sav pesak prešao u donji
deo. Izotopi sa kratkim periodima poluraspada su stoga pogodniji za datiranje
relativno skorijih događaja, i metode datiranja koje ih koriste (poput metode ugljenik-
14) po pravilu su preciznije. Adekvatno poređenje bila bi upotreba štoperice umesto
zidnog časovnika da se izmeri vreme u trci na 100 metara. S druge strane, za merenje
perioda od nekoliko nedelja ili meseci koristili bismo kalendar a ne ručni sat.
O građi ugljenikovog atoma 12C i njegovih izotopa:
Da bi smo razumeli ovaj proces moramo prvo da objasnimo ponešto o samim
atomima ugljenika. Većina ugljenikovih atoma ima 6 protona ( p+ ) i 6 neutrona ( n ).
Pošto je težina protona i neutrona slična, atomska masa običnog ugljenikovog atoma
je 12. On se naziva ugljenik 12 čija je oznaka 12C.
Slika 1: Dijagram ugljenikovih izotopa i vreme njihovog poluraspada
Na dijagramu je prikazano sedam ugljenikovih izotopa i sam ugljenik. Samo tri od
osam prikazanih ugljenikovih izotopa se mogu naći u prirodi. Ostali ugljenikovi
izotopi se mogu naći samo u laboratoriji. Na levoj strani svakog ugljenikovog atoma
vidimo dva broja, donji je atomski broj i označava broj protona. Atomski broj
ugljenikovog atoma je 6. Gornji broj je maseni broj svakog izotopa. Maseni broj
svakog izotopa je zbir svih protona i neutrona u jezgru.
Samo dva izotopa ugljenika su stabilna ( 12C i 13C ). Oni čine 100% ugljenika u
našem svetu, mada je 12C očigledno mnogo više zastupljen i to čak 99%. Svi ostali
atomi ugljenika su nestabilni i raspadaju se u neke druge elemente. Što je razlika
izmedju masenog broja ugljenikovog izotopa i osnovnog ugljenikovog atoma veća
tako taj izotop postaje sve nestabilniji ( brže se raspada ). Plavi brojevi na dijagramu
nam pokazuju koliki je poluživot određenog ugljenikovog izotopa. Atomi 9C, 10C i
11C imaju premalo neutrona, zbog čega se raspadaju, tom prilikom se oslobadja
pozitron što dovodi do pretvaranja protona u neutron. Dok je situacija sa 14C, 15C i 16C
obrnuta, oni imaju previše neutrona, tako da se raspadaju, oslobađajući beta ( β )
česticu pri čemu neutron postaje proton.
