Karbon-14 nasıl yapılır

Çok büyük miktarlarda kozmik ışınlar her gün dünya atmosferine girer. Örneğin, herkese her saat başı yarım milyon kozmik ışın çarpar. Bir kozmik ışın için, atmosferde bir atomla çarpışmak enerji kazanmış nötron formunda ikincil bir kozmik ışın oluşturmak ve bu enerji kazanmış nötronlar için azot atomlarıyla çarpışması yaygın bir durum değildir. Nötron, bir azot-14 (7 proton, 7 nötron) ile çarpıştığında, atom bir karbon-14 atomuna (6 proton, 8 nötron) ve bir hidrojen atomuna (1 proton, 0 nötron) dönüşür. Karbon-14 radyoaktiftir ve yarı ömrü yaklaşık 5700 yıldır.  

Canlılarda Karbon-14

Kozmik ışınların oluşturduğu karbon-14 atomları, karbondioksit oluşturmak için oksijenle birleşir. Bitkiler bu karbondioksiti absorplar (emerler) ve fotosentez ile bitki liflerinin içerisine alınır. Hayvanlar ve insanlar bitkileri yerler ve karbon-14 ü bünyelerine alırlar. Havada ve yaşayan bütün canlılardaki karbon-14 in normal karbon-12’ye oranı her zaman neredeyse sabittir. Belki bir trilyon karbon atomundan biri karbon atomudur. Karbon-14 atomları her zaman azalırlar ama sabit bir hızla yeni karbon-14 atomları oluşur. Şu anda, vücudunuz sabit bir karbon-14 atom oranına sahip ve bütün yaşayan bitkiler ve hayvanların hepsi de aynı yüzde oranında karbon-14 atomu oranına sahiptirler.

Bir fosilin yaşını belirleme

Yaşayan bir organizma ölür ölmez, yeni karbon almayı durdurur. Ölüm anında karbon-12 nin karbon-14 e oranı diğer canlılarla eşittir ancak karbon-14 azalır ve yenilenmez. Numunedeki karbon-12 miktarı sabit kalırken karbon-14 miktarı, 5700 yıllık yarı ömrüyle git gide azalır. Karbon-12’nin karbon-14’e oranına bakılarak ve bu oranı yaşayan bir canlıdaki oranla karşılaştırarak daha önceden yaşamış olan organizmanın yaşını açık ve net olarak belirlemek mümkündür.

Bir numunenin karbon-14 yöntemiyle yaşını belirleme formülü:  

t = [ ln (N_f/N_o) / (-0.693) ] x t_1/2

ln doğal logaritma olup, N_f/N_o numunedeki karbon-14’ün canlı dokudaki karbon-14’e göre yüzdesi ve t_1/2 karbon-14’ün yarı ömrü olup 5700 yıldır.  

Öyleyse, canlı dokusu numunesine göre %10 karbon-14 içeren bir fosiliniz varsa, bu fosil ;

t = [ ln (0.10) / (-0.693) ] x 5,700 yıl

t = [ (-2.303) / (-0.693) ] x 5,700 yıl

t = [ 3.323 ] x 5,700 yıl

t = 18,940 yıllıktır.

Çünkü karbon-14’ün yarı ömrü 5700 yıldır ve sadece 60 000 yıla varan yaşlara kadar nesnelerin yaşını belirlemede güvenilir sonuçlar verir. Bununla birlikte,  karbon-14 yaş belirleme prensipleri diğer izotoplarla da uygulanabilir. Örneğin canlı vücudunda doğal olarak bulunan potasyum-40 da 1.3 bilyon yıllık bir yarı ömre sahip radyoaktif olan başka bir elementtir. Radyoaktif yaş belirlemede kullanışlı olan diğer radyoizotoplar:  Uranyum -235 (yarı ömür = 704 miyon yıl), Uranyum -238 (yarı ömür = 4.5 milyar yıl), Toryum-232
( yarı ömür = 14 milyar yıl) ve Rubidyum-87 (yarı ömür = 49 milyar yıl).

Çeşitli radyoizotopların kullanılması, biyolojik ve jeolojik numunelerin yaşlarını belirlemede yüksek doğruluk derecesi verirler. Bununla birlikte, gelecekte radyoizotop yaş belirleme gelecekte işe yaramayabilir. 1940lardan sonra nükleer bombalar, nükleer reaktörler ve açık-hava nükleer testler bişeyleri değiştirmeye başladığından ölen canlıların yaşlarını tam olarak belirlemek daha zor olacaktır.