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Il radiocarbonio e le datazioni
Messo in linea il giorno Marted, 15 gennaio 2002
Pagina: 1/1


Il radiocarbonio e le datazioni

di Stella Sottile



Il radiocarbonio è un isotopo cosmogenico del carbonio, prodotto nell’atmosfera terrestre dall’urto di neutroni ad alta energia (a loro volta generati dal flusso di raggi cosmici galattici) su nuclei di azoto (l’elemento più abbondante nell’atmosfera). Dal punto di vista chimico, il 14C si comporta esattamente come un atomo di 12C (l’isotopo stabile), partecipa quindi al ciclo del carbonio e si trova in tutti gli organismi viventi, seppure in piccola percentuale; il rapporto 14C/12C è infatti dell’ordine di 10-12. Essendo però il 14C instabile, è soggetto al decadimento , nel quale un neutrone del nucleo decade in un protone, producendo un elettrone ed un neutrino:

Il nucleo di carbonio diventa un nucleo di azoto (stabile) ed emette un elettrone (la particella che testimonia l’avvenuto decadimento).

Il numero di nuclei di 14C presenti in un materiale diminuisce nel tempo secondo la legge del decadimento radioattivo:

dove N è il numero di nuclei rispettivamente al tempo t arbitrario ed all’istante iniziale una costante che dipende soltanto dal tipo di isotopo ed è legata, attraverso la relazione al tempo di dimezzamento t1/2 , cioè il tempo necessario affinchè il numero di nuclei radioattivi si riduca alla metà del numero iniziale. Per il radiocarbonio il tempo di dimezzamento vale 5568 anni. Finchè un organismo è in vita, il 14C presente in esso si trova in condizioni di equilibrio, cioè la quantità persa per decadimento, viene compensata da quella assorbita dall’ambiente. Quando però l’organismo muore, non assorbe più carbonio, quindi tutto il 14C presente diminuirà esponenzialmente nel tempo. Fissati gli istanti t e 0 rispettivamente con l’istante attuale (al momento della misura) e quello della morte dell’essere vivente, basterà conoscere N(t) ed N(0) per risalire all’età di un campione di materia organica, sostituendo tali valori nell’equazione del decadimento e calcolando t.

Le procedure sperimentali in uso sono le seguenti:

  • Misura dei decadimenti al secondo che avvengono nel campione all’istante t attuale, attraverso la rivelazione degli elettroni prodotti durante tale reazione nucleare. Lo strumento utilizzato in questo caso è un contatore proporzionale, che conteggia gli impulsi che dal campione arrivano al rivelatore. Questa grandezza rappresenta N(t) e viene confrontata con N(0) che è nota e permette di risalire a t, cioè l’età del campione.

  • Valutazione del numero del rapporto 14C/12C al momento attuale e confronto con quello all’istante iniziale, anch’esso noto. L’apparecchiatura usata è lo spettrometro di massa, un dispositivo che si basa sul seguente fenomeno fisico: particelle cariche di masse diverse, quando attraversano un campo magnetico orientato ortogonalmente alla direzione del fascio, subiscono differenti deviazioni dalla loro traiettoria ed andranno a colpire il rivelatore in punti distinti, questo permette di separare i nuclei di 14C da quelli di 12C (i due isotopi hanno infatti masse diverse) presenti nel campione e valutarne il rapporto.


 
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