Modern Fizik · 10. Ünite: Çekirdek Fiziği

Radyometrik Tarihleme

Bozunum yasası, kayaların ve fosillerin yaşını okumamızı sağlayan bir "çekirdek saati"dir: ana izotopun kalan miktarı ya da ürünün birikimi, saatin başladığı andan beri geçen süreyi verir. Bu konuda C-14, K-40/Ar-40 ve U-238/Pb-206 sistemlerinin tarihleme denklemlerini türetiyor, her yöntemin dayandığı varsayımları, hata kaynaklarını ve geçerlilik aralığını tartışıyoruz. Sonunda bir ölçüm oranından yaş, yaş belirsizliği ve uygun yöntem seçimi yapabileceksin.

Öğrenme hedefleri

Konu anlatımı

  1. Çekirdek Saati: Fikir ve Tarihçe

  2. Tarihleme Denklemlerinin Türetilmesi

  3. Üç Ana Sistem

  4. Varsayımlar, Hata Kaynakları ve Belirsizlik Yayılımı

  5. Çözümlü Örnekler

  6. Geçerlilik Aralıkları ve Yöntem Seçimi

  7. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları

Anahtar terimler

Radyometrik tarihleme (radiometric dating)
Radyoaktif ana izotopun azalması ya da ürün izotopun birikmesinden, saatin başladığı olaydan beri geçen süreyi bulma yöntemi.
Kapalı sistem (closed system)
Saat başladıktan sonra ana ya da ürün izotopun örnek içine girmediği veya dışına çıkmadığı varsayımı.
Dallanma oranı (branching ratio)
Bir bozunum kanalının toplam bozunuma oranı; K-40 için Ar-40 kanalı $b = 0{,}1072$.
Ortak kurşun (common lead)
Kristal oluşurken içeri giren ve U bozunumundan gelmeyen kurşun; düzeltilmezse U-Pb yaşını büyütür.
Kalibrasyon (calibration)
Konvansiyonel C-14 yaşının ağaç halkaları gibi bağımsız kayıtlarla takvim yaşına çevrilmesi.
Geçerlilik aralığı
Bir izotop sisteminin güvenilir yaş verdiği aralık; kabaca $\sim 10\,T_{1/2}$ ile sınırlıdır.
Konkordans (concordance)
U-238/Pb-206 ve U-235/Pb-207 yaşlarının birbiriyle uyumlu çıkması; kapalı sistemin sınanması.
Zirkon (zircon)
Kristalleşirken U alıp Pb'yi dışlayan, dayanıklı mineral; U-Pb saatinin ana malzemesi.

Örnek soru

Bir kömür örneğinde C-14 aktivitesi, canlı odundaki değerin $\%25$'i kadardır. C-14'ün yarı ömrü $5730$ yıl olduğuna göre örnek yaklaşık kaç yıl önce ölmüştür?

  1. 5730 yıl
  2. 8267 yıl
  3. 17 190 yıl
  4. 11 460 yıl
  5. 22 920 yıl

Doğru cevap: D

Çözüm

1. $N/N_0 = 0{,}25 = 2^{-2}$: iki yarı ömür geçmiştir.
2. $t = 2\times5730 = 11\,460$ yıl. Aynı sonuç $t = (T_{1/2}/\ln2)\ln4 = 8267\times1{,}386 = 11\,460$ yıl.
Sonuç: $11\,460$ yıl. $8267$ yıl ortalama ömürdür ($\tau$); $\ln 4$ ile çarpmayı unutmak ya da $\tau$'yu yaş sanmak bu yanlışa götürür. $5730$ tek yarı ömürde ($\%50$) kalır.

Modern Fizik: tüm konular