Comprendere il decadimento radioattivo e le tecniche di datazione

Teoria quantistica e Fisica Atomica Decadimento radioattivo Abbiamo tutti sentito parlare di elementi radioattivi, ma cosa sono? In sostanza, sono elementi il cui il nucleo emette radiazioni in una di queste tre forme:

Tipi di radiazioni emesse

JPG[/img] Le sostanze radioattive emettono spontaneamente particelle elettriche positive( a ) negative( b ) e radiazioni elettromagnetiche( g ) a radiazioni alfa: il nucleo emette particelle ad alta energia (due protoni e due neutroni) di un atomo di elio (senza gli elettroni) b radiazioni beta: il nucleo emette elettroni ad alta energia, mentre un neutrone si trasforma in un protone g radiazioni gamma: il nucleo emette un fotone ad alta energia. Gli elementi si presentano in varie forme. Quelli riscontrati nella tabella periodica sono solo i più stabili. Tuttavia, esistono anche forme instabili.

Esempio del carbonio 14

Il carbonio, per esempio, con numero di massa 12 (che corrisponde a 6 protoni + 6 neutroni) è presente in una forma con numero di massa 14 ( 6 protoni e 8 neutroni). In questa forma risulta instabile perché ci sono più neutroni che protoni. Così i neutroni in eccesso diventano un protone ed un elettrone. L'elettrone viene espulso, e l'atomo rimane con 7 protoni e 7 neutroni e diventa stabile. Questo processo viene chiamato decadimento beta . Come avrete indovinato un nucleo sottoposto a decadimento beta espelle due neutroni e due protoni, mentre un nucleo sottoposto a decadimento gamma espelle un fotone ad alta energia (questo è il risultato della ridistribuzione di carica all'interno del nucleo). Il tempo richiesto perché metà di un campione radioattivo decada viene detto vita media. Il carbonio 14, per esempio, usato per determinare l'età di materia una volta organica (vivente), ha una vita media di 5730 anni. In tal modo se in origine in un osso ci fosse stato una quantità x di carbonio 14, 5730 anni dopo ce ne sarebbe solo x/2, e dopo altri 5730 anni ne rimarrebbe x/4, e ancora, dopo altri 5730 anni ne rimarrebbe x/8 e così via. [img alt=" " width="450" height="433" /> Se si riesce a determinare quante vite medie sono trascorse dal momento della creazione di un campione radioattivo, si riesce a determinare quanto tempo fa quel campione è stato creato. Vita media del potassio-40 (K-40): Percentuale di K-40 riscontrata a confronto con quanta ce ne dovrebbe essere: Numero di vite medie trascorse: Tempo trascorso dall'origine del campione: Queste cifre di fatto si riferiscono all'età di una roccia lunare nella quale si riscontrò mancante l' 82% del suo conteggio originale di potassio -40 .

Che cos'è la datazione al radiocarbonio?

JPG[/img] In Italia venne trovato un uomo congelato. La cosa strana è che l'uomo corrisponde alle caratteristiche di un uomo dell'Età della Pietra, che aveva con sé persino attrezzi dell'Età della Pietra. (L'Età della pietra arriva fino a 5000 anni fa, quando l'uomo imparò a fondere il metallo ed entrò nell'Età del Bronzo). Ma come possiamo provare, oltre ogni dubbio, che questa persona congelata morì più di 5000 anni fa? Facilissimo: con la datazione al radiocarbonio . Il carbonio 14 viene continuamente creato nell'atmosfera e viene assorbito da tutti gli organismi viventi. Mentre sono vivi, gli organismi mantengono un equilibrio tra il decadimento e l'assorbimento di nuovo carbonio-14. Dopo la morte, tuttavia, l'assorbimento cessa, ma il decadimento continua, così la quantità di carbonio -14 diminuisce. Conosciamo il tasso di decadimento del carbonio -14 e sappiamo quanto carbonio -14 c'è in un organismo vivente, così misurando quanto carbonio manca, possiamo determinare quando l'organismo è morto. [img alt=" " width="101" height="26" /> Vita media del carbonio-14: Percentuale di carbonio -14 riscontrata nel tizio morto paragonato a te: Numero di vite medie dalla morte: Da quando il tizio è morto:

Datazione al radioisotopo

JPG[/img] La datazione al carbonio è buona per materiale organico, ma per datare rocce o altri oggetti inorganici? Il trucco sta nel trovare un isotopo instabile con una vita media molto lunga. Grazie a Madre Natura, il potassio-40, con vita media di 1.25 x 10 9 anni, risulta praticamente perfetto. (Questo metodo di datare materiale si chiama datazione al radioisotopo ). Per esempio, degli scienziati riscontrarono che una roccia lunare ha 82% del suo potassio-40 iniziale. Quanto è vecchia la roccia? [img alt=" " width="135" height="32" /> La roccia lunare ha circa 360 milioni di anni .