نیمه عمر ماده ي پرتوزا:

نيم عمر ماده ي پرتوزا مدت زماني است که طي آن نيمي از هسته هاي پرتوزاي موجود در آن واپاشيده شوند. نيم عمر عناصر مختلف با هم تفاوت زيادي دارد.نیمه عمر یک ماده زمانی است که طول می کشد تا خاصیت رادیواکتیویته آن به نصف کاهش یابد.

مثلا نیمه عمر کربن 14 (شکل خاصی از عنصر کربن) 5600 سال است. یعنی 5600 سال طول می کشد تا نصف اتم های رادیواکتیو کربن دچار فروپاشی شوند ، یا یک گرم از اتم های رادیواکتیو به نیم گرم تقلیل یابد. 5600 سال دیگر طول می کشد که همین مقدار نیز به نصف برسد و به همین ترتیب.

نیمه عمر عناصر مختلف از چند ثانیه تا میلیونها سال متغیر است.با مشخص کردن اینکه چه مقدار از هسته ای رادیواکتیو باقی مانده است متوجه می‌شویم که چند نیمه عمر ماده سپری شده و چون نیمه عمر عناصر را می‌دانیم به راحتی می‌توانیم سن اشیاء قدیمی را محاسبه نماییم

هسته های اتم های رادیواکتیو، هسته های ناپایدار برخی عناصر هستند که به مرور زمان، از طریق برخی واکنش ها که آن ها را « واپاشی هسته ای: Radioactive Decay » می نامند (شامل واپاشی های آلفا، بتا و گاما) و از طریق از دست دادن مقداری از انرژی درونی خود، به هسته های اتم های پایدارتری تبدیل می گردند. به عنوان مثال « هسته ی ناپایدار » اتم « اورانیوم 238 : 238U » در طی زمان و در اثر واکنش « واپاشی هسته ای »، به « هسته ی پایدارتر » اتم « توریوم 234 : 234Th » تبدیل می گردد.

مثال دیگر در این زمینه، تبدیل « هسته ی ناپایدار » اتم « کربن 14 : 14C » به « هسته ی پایدار » اتم « هیدروژن 14 :  14N» طی واکنش « واپاشی هسته ای » می باشد:

البته در بسیاری از موارد، تنها یک واکنش « واپاشی هسته ای » صورت نمی گیرد، بلکه زنجیره ای از واکنش های متوالی « واپاشی هسته ای »، موجب تبدیل « ناپایدارترین هسته »، به « پایدارترین هسته » می گردد. برای مثال، « هسته ی ناپایدار » اتم « سرب 212 : 212Pb » در طی زمان و در اثر چند واکنش متوالی « واپاشی هسته ای »، به « هسته ی پایدارتر » اتم « سرب 208 : 208Pb » تبدیل می گردد.(5) مثال دیگر در این زمینه، تبدیل « هسته ی ناپایدار » اتم « قلع 131 : 131Sn » در طی زمان و در اثر چند واکنش متوالی « واپاشی هسته ای »، به « هسته ی پایدارتر » اتم « گزنون 131 : 131Xe » می باشد

  نیمه عمر تعدادی از عناصر پرتوزا:

تعیین عمر اشیاء قدیمی:

 به کمک ایزوتوپ های رادیواکتیو کربن 14C14 تعیین می‌شود که تغییرات آن بطور طبیعی اتفاق می‌افتد. به کمک زمان سنجی کربن 14 طول عمر اجسام را تا 60000 سال می‌توان تعیین کرد.

زمانی که نوترونهای پرتوهای کیهانی در اتمسفر با نیتروژن های 14 برخورد می‌کنند. به طور مداوم کربن 14 تولید می‌شود کربن 14 به سرعت با دی اکسید کربن هوا مخلوط شده و از طریق فوتوسنتز در گیاهان جذب می‌شود به این ترتیب کربن 14 در تمام موجودات زنده راه پیدا می‌کند پس قسمتی از همه کربن های موجود در بدن موجودات زنده کربن 14 است که نسبت تمرکز آن هم مقدار ثابتی است. اما کربن 14 یک عنصر رادیواکتیو است و با مرور زمان واپاشی کرده و تبدیل به عناصر دیگر می‌شود. زمانی که یک موجود زنده می‌میرد و یا گیاهی خشک می‌شود، دیگر کربن 14 جدیدی به طبیعت اضافه نمی شود اما کربن 14 های قدیمی شروع به واپاشی می‌کنند.

نیمه عمر کربن 14 حدود 5760 سال تعیین شده است. بنابراین زمانی که باستانشناسان یک تکه ذغال را در غار یا یک قطعه چوب را در یک بنای قدیمی پیدا می‌کنند، می‌توانند به دقت مقدار کربن موجود در آنها را اندازه گرفته و مقدرا کربن 14 آن را تعیین کنند و سپس با در نظر گرفتن میزان کربن 14 موجود در درختان امروزی مقدار کربن 14 این اجسام را در زمان خود مشخص کنند. و از این راه طول عمر جسم مورد نظر را به دست آورند.

برای اندازه گیری بقایای کربن 14 موجود در تکه چوبی که در یک پناهگاه قدیمی پیدا شده می‌توان آن را تجزیه نمود و عمرش را با دقت خوبی تعیین کرد. این امر، زمان شکسته شدن یا بریده شدن تکه چوب از درخت جهت ساختن پناهگاه را مشخص کرده در نتیجه دورانی را که انسانها از این چوب استفاده کرده اند تعیین می‌شود.

برای جدا کردن کربن 14 از دیگر عناصر، چوب را می‌سوزانند تا به صورت گاز متان یا اتان دربیاید گاز حاصل را که دارای کربن 14 است به مدت یک ماه درون یک محفظه نگه می‌دارند در این مدت ترکیبات اورانیوم که ممکن است باعث اندازه گیری غیر واقعی عمر شوند واپاشیده شده و مقدارشان به حداقل می‌رسد. سپس به وسیله دستگاهی میزان تشعشع اتم های کربن 14 موجود در نمونه را بررسی می‌کنند. و به این ترتیب عمر نمونه را مشخص می‌کنند. با وجود همه امتیازاتی که زمان سنجی کربن 14 داراست محدودیت هایی نیز دارد. کربن 14 نیمه عمر نسبتاً کوتاهی دارد و فقط جهت تعیین طول عمرهایی تا 60 هزار سال قبل مفید است. برای عمرسنجی موارد قدیمی تر باید از دیگر عناصر رادیواکتیو که نیمه عمر بیشتری دارند استفاده کرد. که البته اساس کار این زمان سنجی‌ها هم کاملاً مشابه کربن 14 است. به غیر از کربن 14 عناصر دیگری نیز در زمان سنجی بکار می‌روند که عبارتند از: اورانیوم 238 ( 7238) که پس از چندمین مرحله واپاشی به سرب 206(Pb206) تبدیل می‌شود. اورانیوم 235 (7235) که به سرب 207(pb207) توریوم 232 که سرب 208 و پتاسیم 40 که به آرگون 40 تبدیل می‌شود.

زمانی که زمین شکل گرفته شامل ذخایری از ایزوتوپ هی اورانیوم 238 بوده است. نیمه عمر اورانیوم 238 در حدود 5/4 میلیارد سال است. دانشمندان معتقدند که هنگام تشکیل زمین اصلاً سربی وجود نداشته و تمام سرب موجود در کره زمین در اثر واپاشی اورانیوم بوجود آمده است. از آنجایی که ما نیمه عمر اورانیوم رامی دانیم و در ضمن می‌توانیم مقدار اورانیوم 238 و سرب موجود در یک نمونه را اندازه بگیریم می‌توانیم طول عمر سنگهایی را که متعلق به میلیاردها سال پیش هستند را مشخص کنیم. اکثر نمونه سنگها شامل دو مقدار مساوی از اتم های اورانیوم 238 و سرب 206 می‌باشند یعنی مقدار اورانیوم نصف شده است یعنی اورانیوم یک نیمه عمر خود را گذرانده است و این سنگها 5/4 میلیارد سال قدمت دارند. تا مدتها تصور می‌شد که زمین فقط 100 میلیون سال عمر دارد، اما با این روش عمر زمین را حدود 5/4 میلیارد سال تعیین نموده اند.

        تعيين عمر اشيا و بقاياي اجساد كشف شده در حفاري هاي باستان شناسي

        در يك حفاري تكه استخواني پيدا مي شود و باستان شناسان مي گويند كه اين استخوان 5 هزار سال عمر دارد. يك بچه ماموت در آند كشف مي شود و عمر آن را بيش از 2 هزار سال تخمين مي زنند. اما دانشمندان چگونه مي فهمند كه يك شيء يا اجساد و بقاياي موجودات زنده متعلق به چه زماني هستند. تاريخ سنجي به وسيله كربن 14 يك روش رايج و مطمئن براي تعيين قدمت بقاياي موجودات زنده است ، با اين شرط كه حداكثر 50 هزار سال عمر داشته باشند.اين روش فقط درخصوص اشيايي به كار مي رود كه يا خود زماني زنده بوده اند مانند استخوان ، بقاياي گياهان و بقاياي اجساد حيوانات و انسان ها و يا اين كه از موجودات زنده ساخته شده اند. مانند لباسهاي پنبه اي يا كتاني ، وسايل چوبي و غيره.

        كربن 14 چگونه ساخته مي شود؟

        اشعه كيهاني هر روز و به مقدار زياد به اتمسفر زمين مي رسد. براي مثال در هر ساعت نيم ميليون تابش كيهاني به هر فرد مي تابد. اين اشعه كيهاني با اتمهاي اتمسفر برخورد مي كند و تابشهاي ثانويه را به صورت نوترون هاي پر انرژي به وجود مي آورد. اين نوترون هاي پرانرژي با اتمهاي نيتروژن برخورد مي كنند. پس از برخورد نوترون با نيتروژن 7(14پروتون و 7نوترون) اين اتمها به اتمهاي كربن 6(14 پروتون و 8نوترون) به اضافه اتمهاي هيدروژن (يك پروتون و يك نوترون) تبديل مي شوند.كربن 14 راديواكتيو است با نيمه عمري حدود 5700 سال. (نيمه عمر مدت زماني است كه نصف اتمهاي يك ماده راديواكتيو به دليل تابش غيرفعال مي شوند.

        كربن 14 در موجودات زنده

        اتمهاي كربن 14 كه بر اثر تابش كيهاني به وجود آمده اند با اتمهاي اكسيژن تركيب شده و گاز دي اكسيدكربن مي دهند. گياهان اين گاز را جذب كرده و بر اثر پديده فتوسنتز كربن 14 در فيبر گياهان وارد مي شود.حيوانات و انسان ها اين گياهان را مي خورند و كربن 14وارد بدن آنها مي شود. نسبت كربن 14 به كربن معمولي (كربن)12 در هوا و بدن موجودات زنده در تمام زمانها تقريبا ثابت بوده و هست. تقريبا در هر تريليون اتم كربن يك اتم ، اتم كربن 14است.كربن 14واپاشي مي كند. ولي هميشه تا زماني كه موجود زنده است ، به دليل تبادل با محيط بيرون اتمهاي واپاشيده شده با اتمهاي جديد كربن 14جايگزين مي شوند و اين نسبت تقريبا ثابت مي ماند.

        تعيين تاريخ يك فسيل

        به محض اين كه يك موجود زنده مي ميرد، دريافت كربن آن از محيط قطع مي شود. نسبت كربن 12 به كربن 14 در لحظه مرگ موجود با مقدار استاندارد آن در بدن بقيه موجودات زنده برابر است ؛ ولي پس از مرگ كربن 14 واپاشيده شده و با هيچ كربن 14 جديدي جايگزين نمي شود.كربن 14 بتدريج و با سرعت بسيار كم از بين مي رود در حالي كه مقدار كربن 12 ثابت است.با به دست آوردن نسبت كربن 12 به كربن 14 در نمونه مورد بررسي و مقايسه آن با مقدار استاندارد اين نسبت در موجودات زنده مي توان قرني را كه اين موجود در آن مي زيسته است ، با دقت بسيار خوبي محاسبه كرد.

چون نيمه عمر كربن 14، 5700 سال است تعيين عمر اجسام با استفاده از كربن 14 فقط در مواردي معتبر است كه نمونه حداكثر متعلق به 60هزار سال قبل باشد. پس از اين مدت مقدار كربن 14 بسيار ناچيز مي شود. البته قوانين كربن 14 براي ساير ايزوتوپ ها هم معتبر است.مواد ديگري هم وجود دارند كه هم به صورت راديواكتيو هم غيرفعال در طبيعت وجود دارند و نسبت آنها هم مقدار ثابتي است از طرفي نيمه عمر طولاني تري هم دارند.مثلا پتاسيم ماده اي است كه دو ايزوتوپ فعال و غيرفعال آن در بدن موجودات زنده به طور طبيعي يافت مي شود. نيمه عمر پتاسيم 40، 103 ميليون سال است. البته روش تاريخ سنجي راديواكتيو در آينده قابل استفاده نيست. تمام موجوداتي كه بعد از 1940 مرده اند، به دليل فعاليت هاي هسته اي بمبهاي اتمي ، رآكتورهاي هسته اي و آزمايش هاي هسته اي در فضاي باز دچار تغييرات هسته اي شده اند و در آينده تشخيص درصد راديواكتيويته طبيعي در اين موجودات از راديواكتيويته حاصل از اين فعاليت هاي هسته اي مشكل خواهد بود.

نظرات شما عزیزان:

man

ساعت17:39---20 اسفند 1392

[وب سایت] - [ایمیل]

khoooob bood

بهار

ساعت21:55---6 بهمن 1392

خیلی مفید بود.ممنون.

رها

ساعت14:02---12 مهر 1392

عالی بود.:

ایدا

ساعت22:39---7 مهر 1392

[وب سایت]

عالی بودد
خیلی کمک کرد ممنون

محمد مهدی

ساعت0:25---10 بهمن 1391

وبلاگتون حرف نداشت
من خیلی ازش خوشم اومد



دوست دار شما

محمد مهدی

ساعت0:24---10 بهمن 1391

وبلاگتون حرف نداشت

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: