Изворни код странице Метод радиоактивног угљеника

'''Метод радиоактивног угљеника''' ({{јез-енгл|radioactive carbon method}}){{напомена|Такође се користе и називи:
* '''метод (радио)угљеника''', '''метод (радио)карбона''' и '''метод угљеника-14''' ({{јез-енгл|radiocarbon method, carbon method, carbon-14 method}})
* '''(радио)угљенично датирање''', '''(радио)карбонско датирање''' и '''датирање угљеником-14''' ({{јез-енгл|radiocarbon dating, carbon dating, carbon-14 dating}})}} метод је који се користи приликом одређивања старости [[Органска хемија|органских твари]] на темељу омјера броја [[атом]]а стабилног [[угљеник]]овог [[изотоп]]а <sup>12</sup>C и [[Радиоактивност|радиоактивног]] изотопа <sup>14</sup>C.

Изотоп <sup>14</sup>C настаје у високим слојевима [[Земљина атмосфера|Земљине атмосфере]], деловањем [[Космичко зрачење|космичких зрака]] на [[азот]] (<sup>14</sup>N). Он се, везан у [[Угљен-диоксид|угљеник(-{IV}-)-оксид]] (-{CO}-<sub>2</sub>), шири брзо и равномерно целом [[Биосфера|биосфером]]. Његова се количина у атмосфери није мењала кроз дуго временско раздобље; заправо, била је константна све до [[1950е|1950-их]], када је тестирањем [[Нуклеарно оружје|термонуклеарног оружја]] у великим количинама био произведен и распршен у спољну средину. Из [[Zemljina atmosfera|атмосфере]], <sup>14</sup>C прелази директно у [[биљке]] и индиректно, преко [[Ланац исхране|ланца исхране]], у друге живе организме. Због тога је у [[Организам|живим бићима]] омер <sup>12</sup>C и <sup>14</sup>C константан. Када се смрћу прекине измена твари између организма и атмосфере, радиоактивни распад се не зауставља и органска твар почиње да губи <sup>14</sup>C. Одређивањем преосталог <sup>14</sup>C у неком узорку неживе твари може се израчунати колико је времена прошло од тренутка [[смрт]]и.

[[Време полураспада]] угљеника <sup>14</sup>C износи око 5.730 [[година]]. Установи ли се, на пример, да неки комад [[Дрво|дрвета]] или [[Дрвени угљен|дрвеног угљена]] садржи упола мање угљеника <sup>14</sup>C него живо [[стабло]], закључује се да је тај комад дрвета или угљена стар око 5.730 година; ако садржи само четвртину количине <sup>14</sup>C коју је имао док је дрво било живо, стар је око 11.460 година и сл.

[[Гајгер-Милеров бројач|Гајгер-Милеровим бројачем]] могу се одредити и екстремно мале количине тог изотопа. У живом дрвету, од једног [[билион]]а атома угљеника само је један радиоактиван, а у једном граму свежег узорка угљеника деси се приближно 13,5 распада у минути.

Данас се овом методом може одредити старост органских твари: [[пергамент]]а, [[Одећа|одеће]], [[фосил]]а, [[човек|људских]] и [[Животиње|животињских]] [[кост]]ију и др., од 500 до 50.000 година уназад. Поступак се примењује у [[Археологија|археологији]], [[Антропологија|антропологији]], [[Геологија|геологији]], [[Геофизика|геофизици]] итд.<ref>[http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=51486 „Radioizotopno datiranje”] (2014). ''enciklopedija.hr''. Hrvatska enciklopedija. Leksikografski zavod Miroslav Krleža.</ref> 

Датирање угљеником-14 развио је [[Вилард Либи]] 1949. године као професор на [[Универзитет у Чикагу|Универзитету у Чикагу]]. За то је добио [[Нобелова награда за хемију|Нобелову награду за хемију]] 1960. године.<ref name=libby49>{{cite journal |last1=Arnold |first1=J. R. |last2=Libby |first2=W. F. |year=1949 |title=Age Determinations by Radiocarbon Content: Checks with Samples of Known Age |journal=Science |volume=110 |issue=2869 |doi=10.1126/science.110.2869.678 |url=http://hbar.phys.msu.ru/gorm/fomenko/libby.htm |pmid=15407879 |pages=678—680}}</ref><ref>[https://web.archive.org/web/20101129072328/http://www.mnsu.edu/emuseum/information/biography/klmno/libby_willard.html Willard Frank Libby]</ref>

[[Датотека:Geiger.png|десно|мини|425п|[[Јонизацијска комора]] делује на [[Гајгер-Милеров бројач|Гајгеров бројач]] који ради као [[пропорционални бројач]]]]

== Физичке основе ==
{{Главни|Угљеник}}
У природи, [[угљеник]] се може наћи у облику два стабилна, нерадиоактивна [[изотоп]]а. Први је угљеник-12 ({{chem|12|C}}) са заступљеношћу од ≈&nbsp;99 %, а други угљеник-13 ({{chem|13|C}}) са заступљеношћу од ≈&nbsp;1 %. Угљеник се може наћи и као један нестабилан, радиоактивни изотоп. Реч је о угљенику-14 ({{chem|14|C}}), којег има само у траговима (1 део на 1×10<sup>12</sup> делова или 0,000&thinsp;000&thinsp;000&thinsp;1 %), такође познатом и као „радиоугљеник”. Полуживот за {{chem|14|C}} (време које је потребно да се половина дате количине {{chem|14|C}} [[радиоактивност|распадне]], [[време полураспада]]) износи {{није грешка|(5.730&thinsp;±&thinsp;40) година}}, тако да може да се очекује да ће концентрација овог изотопа у следећих неколико хиљада година да опадне. Распада се у [[Азот|азот-14]] преко [[бета-распад|бета распада]]. Активност је око 14 распада у минути по [[грам]]у угљеника-14.

Међутим, {{chem|14|C}} се константно производи у доњим слојевима [[Стратосфера|стратосфере]] и горњим слојевима [[Тропосфера|тропосфере]], на висинама 9&nbsp;-{km}- до 15&nbsp;-{km}- изнад површине Земље, и то због [[Космичко зрачење|космичког зрачења]]. Наиме, угљеник-14 оксидира у <sup>14</sup>CO<sub>2</sub> и распоређује се по целој атмосфери. Омер концентрација изотопа угљика <sup>12</sup>C&thinsp;:&thinsp;<sup>13</sup>C&thinsp;:&thinsp;<sup>14</sup>C износи 10<sup>12</sup>&thinsp;:&thinsp;10<sup>10</sup>&thinsp;:&thinsp;1. Од ових изотопа, једино је угљеник-14 радиоактиван, па се његове [[Нуклида|нуклиде]] распадају према реакцији приказаној испод. Дакле, настају неутрони који при погађању [[атом]]а [[азот]]а-14 ({{chem|14|N}}) успут стварају и изотоп угљеника {{chem|14|C}}.<ref name="Bowman_9-15">{{harvnb|Bowman|1995|pp=9—15}}</ref> Следећом [[Нуклеарна реакција|нуклеарном реакцијом]] настаје изотоп {{chem|14|C}}:
:<math>n + \mathrm{^{14}_{7}N^{1+}} \rightarrow \mathrm{^{14}_{6}C} + p,</math>

где <math>n</math> представља [[неутрон]], а <math>p</math> представља [[протон]].<ref name="CES_476">Bianchi & Canuel (2011). стр. 35.</ref>

Када се произведе овим путем, {{chem|14|C}} се веома брзо спаја са [[кисеоник]]ом из атмосфере да би настао [[угљен-диоксид]] ({{chem|CO|2}}). Угљен-диоксид који је настао на овај начин [[Дифузија|дифузира]] се у атмосфери, раствара уокеану, а биљке га примају преко процеса [[Фотосинтеза|фотосинтезе]]. Животиње једу биљке, а на крају се пратећи ланац исхране радиоугљеник дистрибуише кроз целу [[Биосфера|биосферу]]. Однос {{chem|14|C}} наспрам {{chem|12|C}} је око 1,5 делова {{chem|14|C}} на 10<sup>12</sup> делова {{chem|12|C}}.<ref name="Aitken_56-58">{{harvnb|Aitken|1990|pp=56—58}}</ref> Додатно, око 1 % атома угљеника потиче од стабилног изотопа {{chem|13|C}}.<ref name="Bowman_9-15"/>

Једначина радиоактивног распада {{chem|14|C}} је:<ref name="Currie_2004">{{cite journal |last=Currie |first=Lloyd A. |year=2004 |title=The remarkable metrological history of radiocarbon dating II |journal=Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology |volume=109 |doi=10.6028/jres.109.013 |pages=185—217}}</ref>
:<math>\mathrm{~^{14}_{6}C}\rightarrow\mathrm{~^{14}_{7}N}+ e^- + \bar{\nu}_e</math>

Емитујући једну [[Бета честица|бета честицу]] ([[електрон]], <math>e^-</math>) и један [[Антинеутрино|електронски антинеутрино]] (<math>\bar{\nu}_e</math>), један од неутрона у језгру {{chem|14|C}} мења се у протон и језгро {{chem|14|C}} се претвара назад у стабилни (нерадиоактивни) изотоп {{chem|14|N}}.<ref>Taylor & Bar-Yosef (2014). стр. 33.</ref>

=== Фактори који утичу на тачност прорачуна старости узорка ===
Стабилни атом азота-14 је створен, електрон и [[антинеутрино]]. Неколико фактора утиче на тачност:
* процес изотопне измене тј. фракционисање угљеникових атома
* варијације концентрације угљеника-14 у атмосфери у прошлости
* контаминација/загађивање узорака савременим или старим угљеником-14

==== Изотопско фракционисање ====
{| class="wikitable" style="font-size: 10pt; margin-left: 2em; text-align: center; float: right"
! Материјал !! Типични интервал (≈) за <span style="font-family:Nimbus Roman No9 L, Times New Roman, Times, serif; font-size:118%; line-height:1px;;">&delta;</span>{{chem|13|C}}
|-
|PDB || 0&nbsp;‰&thinsp;*

|-
| Морски планктон || [−22&nbsp;‰, −17&nbsp;‰]<ref name="Leng_246" />
|-
| -{C}-3 биљке || [−30&nbsp;‰, −22&nbsp;‰]<ref name="Leng_246" />
|-
| -{C}-4 биљке || [−15&nbsp;‰, −9&nbsp;‰]<ref name="Leng_246" />
|-
| Атмосферски {{chem|CO|2}} || −8&nbsp;‰&thinsp;*<ref name="Bowman_20-23" />
|-
| Морски {{chem|CO|2}} || [−32&nbsp;‰, −13&nbsp;‰]<ref name="Leng_246" />
|}
Фотосинтеза је примарни процес посредством којег угљеник долази из атмосфере у жива бића. На фотосинтетичким путањама, {{chem|12|C}} се апсорбује нешто лакше него {{chem|13|C}}, који је се опет лакше апсобује од {{chem|14|C}}. Разлика у уносу ових трију изотопа води до стварања различитих односа {{chem|13|C}}&thinsp;:&thinsp;{{chem|12|C}} и {{chem|14|C}}&thinsp;:&thinsp;{{chem|12|C}} у биљкама у односу на те односе заступљене у атмосфери. Овај ефекат је познат као изотопско фракционисање.<ref name="Bowman_20-23">{{harvnb|Bowman|1995|pp=20—23}}</ref><ref name="Leng_246">Maslin & Swann (2006). стр. 246.</ref>

Да би се одредио степен фракционисања који се дешава у одређеној биљци, мере се количине и изотопа {{chem|12|C}} и изотопа {{chem|13|C}}, а резултујућа размера {{chem|13|C}}&thinsp;:&thinsp;{{chem|12|C}} се пореди са стандардним односом, познатим под енглеском скраћеницом -{''PDB''}- ({{јез-енгл|Pee Dee Belemnite}} — „пи-ди-белемнит”, фосил из Пи Ди формације у [[Јужна Каролина|Јужној Каролини]]).<ref>Taylor & Bar-Yosef (2014). стр. 125.</ref> Пропорција {{chem|13|C}}&thinsp;:&thinsp;{{chem|12|C}} се користи уместо {{chem|14|C}}&thinsp;:&thinsp;{{chem|12|C}} зато што је много лакша за измерити, а ова друга може да се изведе од. израчуна без проблема ако је прва позната: релативно трошење {{chem|13|C}} у односу на {{chem|12|C}} је пропорционално разлици у [[релативна атомска маса|атомским масама]] двају изотопа, тако да је трошење {{chem|14|C}} једнако двоструком трошењу {{chem|13|C}}.<ref name=":0">{{harvnb|Aitken|1990|pp=61—66}}</ref> Фракционисање за {{chem|13|C}}, познато и као <span style="font-family:Nimbus Roman No9 L, Times New Roman, Times, serif; font-size:118%; line-height:1px;;">&delta;</span>{{chem|13|C}}, рачуна се по следећој формули:<ref name="Bowman_20-23" />

:<math>\mathrm{\delta ^{13}C} = \Biggl( \mathrm{\frac{\bigl( \frac{^{13}C}{^{12}C} \bigr)_{sample}}{\bigl( \frac{^{13}C}{^{12}C} \bigr)_{PDB}}} -1 \Biggr) \times 1000\ ^{o}\!/\!_{oo}\,</math>

где <math>\ ^{o}\!/\!_{oo}</math> (знак за [[промил]], ‰) означава „делове од хиљаду”.<ref name="Bowman_20-23" /> Пошто -{''PDB''}- стандард садржава необично велике пропорције {{chem|13|C}} (-{''PDB''}- вредност износи 11,2372&nbsp;‰){{sfn|Dass|2007|p=276}} већина измерених вредности за <span style="font-family:Nimbus Roman No9 L, Times New Roman, Times, serif; font-size:118%; line-height:1px;;">&delta;</span>{{chem|13|C}} је негативна, што није грешка.

[[Датотека:NR sheep.jpg|мини|лево|325п|Овце на плажи у Северном Роналдсеју; зими, ове овце једу морску траву која садржава више нивое <span style="font-family:Nimbus Roman No9 L, Times New Roman, Times, serif; font-size:118%; line-height:1px;;">&delta;</span>{{chem|13|C}} од обичне траве, а узорци који су узети од ових животиња мерили су вредности за <span style="font-family:Nimbus Roman No9 L, Times New Roman, Times, serif; font-size:118%; line-height:1px;;">&delta;</span>{{chem|13|C}} и до ≈&nbsp;−13&nbsp;‰, што је много више од вредности за овце које се хране обичном [[Трава|травом]]<ref name="Bowman_20-23"/>]]

=== Основни принцип прорачуна старости узорка ===
Током свог живота, биљка или животиња измењује угљеник са својим окружењем, тако да ће угљеник који садржи имати исти постотак {{chem|14|C}} као и атмосфера.

Када биљка или животиња умре, она престаје да стиче {{chem|14|C}}, али {{chem|14|C}} унутар њеног [[дезоксирибонуклеинска киселина|биолошког материјала]] у том моменту ће наставити да се распада. Дакле, однос {{chem|14|C}} и {{chem|12|C}} у остацима ће постепено да се смањује. 

Пошто је брзина којом се {{chem|14|C}} распада позната, постотак радиоугљеника може да се искористи да би се одредио временски период који је прошао од момента када је дати узорак престао да размењује угљеник са околином — што је узорак старији, мање {{chem|14|C}} ће се да остаје у њему.<ref name="Aitken_56-58" />

Једначина која управља распадом радиоактивног изотопа је:<ref name="Bowman_9-15" />

&emsp;&ensp;<math>N = N_0e^{-\lambda t}\,</math></div>

где је <math>N_0</math> — број атома изотопа у оригиналном узорку (у тренутку <math>t=0</math>, када је организам чији се узорак испитује умро), <math>N</math> броја преосталих атома после времена <math>t</math>,<ref name="Bowman_9-15"/> а <math>\lambda</math> константа која зависи од одређеног изотопа (за дати изотоп она је једнака [[Реципрочна вредност|реципрочној вредности]] [[радиоактивност|средњег живота]] — просечног или очекиваног времена које ће дати атом да преживи пре него што буде подвргнут процесу радиоактнивног распада)<ref name="Bowman_9-15"/>

Средњи живот, који се означава са <math>\tau</math>, за {{chem|14|C}} износи око 8.267 година, тако да једначина изнад може да се препише у следећем облику:{{sfn|Aitken|1990|p=59}}

&emsp;&ensp;<math>t = 8267 \cdot \ln(N_0/N) = 19035 \cdot \log(N_0/N)\,</math>

где је <math>t</math> дато у [[година]]ма.

Подразумева се да узорак мора да оригинално има исти однос {{chem|14|C}}&thinsp;:&thinsp;{{chem|12|C}} као што га има атмосфера, а пошто је величина узорка позната, укупан број атома у узроку може да се израчуна, дајући <math>N_0</math> — број атома {{chem|14|C}} у оригиналном узорку (у моменту када је организам умро). Мерење вредности за <math>N</math> — тренутни број атома {{chem|14|C}} у узорку, омогућава израчунавање времена <math>t</math> — старост узорка, а све користећи једначину приказану изнад.<ref name="Aitken_56-58"/>

Полуживот радиоактивног изотопа (који се обично означава са <math>t_\frac{1}{2}</math>) је много чешће коришћен концепт од средњег живота. Иако једначине представљене изнад у обзир узимају само средњи живот, више је уобичајена употреба вредности полуживота за изотоп {{chem|14|C}} него његовог средњег живота. Средњи живот и полуживот су повезани следећом једначином:<ref name="Bowman_9-15"/>
:<math>T_\frac{1}{2} = 0,693 \cdot \tau</math>

Тренутно прихваћена вредност за полуживот {{chem|14|C}} је 5.730 година.<ref name="Bowman_9-15"/> Ово значи, као што је већ поменуто, да ће након 5.730 година само половина почетног {{chem|14|C}} да преостане у узорку; након 11.460 година ће да преостане четвртина почетног {{chem|14|C}}; након 17.190 година ће да преостане осмина почетног {{chem|14|C}} и тако даље.

==== Детаљнији прорачун старости узорка ====
Радиоактивни распад изотопа угљеника-14 следи експоненцијални распад:
:<math>\frac{dN}{dt} = -\lambda N.</math>
где је: <math>N</math> — број радиоактивних атома угљеника-14; <math>\lambda</math> — константа распада (позитиван број).

Као решење ове једначине, број радиоактивних атома <math>N</math> се може написати као функција времена:
:<math>N(t) = N_0e^{-\lambda t}.</math>

Функција описује експоненцијално распадање у временском распону <math>t</math>, а као почетни услов дато је <math>N_0</math> — број атома угљеника-14 на почетку распадања, када је <math>t=0</math>.

Два релативна времена се могу дефинисати према наведеноме:
# средњи живот (средње време које сваки радиоактивни атом проведе у датом узорку док се не распадне)
:::<math>t_{avg} \,</math> = <math> \frac{1}{\lambda} </math>&emsp;&emsp;/угљеник-14 средњи или просечни живот (8.033 године; Либи вредност)/

# полуживот (време које је прошло за пола броја радиоактивних атома да се распадну у датом узорку)
:::<math>t_\frac{1}{2} \,</math> = <math> t_{avg} \cdot \ln 2 </math>&emsp;&emsp;/угљеник-14 полуживот (5.568 година; Либи вредност)/

Према томе, за радиоактивни датум следи:
:<math>t(BP) = \frac{1}{\lambda} {\ln \frac{N}{N_0}}.</math>

С друге стране, за радиоактивно доба важи негативна вредност радиоактивног датума:
:<math>t(BP) = -\frac{1}{\lambda} {\ln \frac{N}{N_0}}.</math>

Након замене вредности, за теоретско радиоактивно доба — добијено користећи [[логаритам]] за [[природан број|природни број]] <math>e</math> ([[Број е|број -{е}-]]) — вреди следећа формула:
:<math>t(BP) = -t_{avg}\cdot \ln{\frac{N}{N_0}}.</math>

Користећи логаритам са базом 2, време полуживота је:
:<math>t(BP) = -t_\frac{1}{2}\cdot \log_2 \frac{N}{N_0}.</math>

== Методе мерења ==
[[Датотека:Radiocarbon bomb spike.svg|мини|десно|300п|Атмосферски угљеник-14 на [[Нови Зеланд|Новом Зеланду]]<ref>{{cite journal |url=http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/co2/welling.html |title=Atmospheric δ<sup>14</sup>C record from Wellington |accessdate=16. 10. 2016 |journal=Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center |year=1994 |publisher=Oak Ridge National Laboratory |archive-url=https://web.archive.org/web/20140201222225/http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/co2/welling.html |archive-date=01. 02. 2014 |url-status=dead |df= }}</ref> и у [[Аустрија|Аустрији]];<ref>{{cite journal |url=http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/co2/cent-verm.html |last=Levin |first=I. |display-authors=etal |title=δ<sup>14</sup>C record from Vermunt |journal=Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center |year=1994 |accessdate=16. 10. 2016}}</ref> атмосферски нуклеарни експерименти су скоро удвостручили количину угљеника-14 на [[Северна хемисфера|северној хемисфери]]<ref>{{cite web |url=http://web.science.uu.nl/AMS/Radiocarbon.htm |publisher=University of Utrecht |title=Radiocarbon dating |accessdate=16. 10. 2016}}</ref>]]

Генерално, у употреби су три основне технике мерења активности изотопа угљика-14 у разним материјалима:
# мерење гасним пропорционалним бројачем
# мерење текућинским сцинитилацијским бројачем
# мерење акцелераторском масеном спектроскопијом

Основна карактеристика свих ових метода је да су деструктивне, тј. узорак чију се старост жели одредити треба спалити и даље припремити у облику погодном за мерење активности угљеника-14.

''Радиометријске методе'' се заснивају на бројању појединачних распада радиоактивног изотопа угљеника-14. Потребна количина [[угљеник]]а овиси о величини и типу бројача, али није мања од 5&nbsp;-{g}-, с тим да ваља узети у обзир чињеницу да угљеник чини око трећину масе органског материјала. За датирање костију треба узети далеко већу количину узорка, јер из њих треба екстрахирати органски дио ([[колаген]]), чији се удио смањује код старих костију.

Посебан проблем радиометријских мерења представља утицај зрачења околине и космичког зрачења, који засењује детекцију радиоактивног распада атома угљеника-14. Ово тзв. основно зрачење потребно је редуковати што је више могуће, применом тзв. пасивних и активних штитова. Пасивни штит се састоји од велике количине [[Олово|олова]] које редукује утиецај космичких зрака, односно [[парафин]]а који смањује утиецај [[неутрон]]ског зрачења. У циљу смањења утиецаја космичког зрачења, лабораторије се обично смештају у сутеренске или подрумске просторије. Активни штит се састоји од додатних детектора који региструју пролаз [[Космичко зрачење|космичког зрачења]] и који раде у тзв. антикоинцидентној техници.

Ако оба детектора (онај који мери активност угљеника-14 у узорку и овај заштитни) истовремено детектују неки импулс, онда то значи да он потиече од основног зрачења, а не од распада атома угљеника-14, па се такви импулси одбацују.

=== Гасни пропорционални бројач ===
[[Датотека:1 MV accelerator mass spectrometer.jpg|мини|десно|445п|Акцелераторски масени спектрометар у Националној лабораторији Лоренс Ливермор ({{јез-енгл|Lawrence Livermore National Laboratory}})]]
Код мерења активности угљеника-14 гасним пропорционалним бројачем ({{јез-енгл|gas proportional counter, GPC}}), потребно је одређеним хемијским поступцима добити неки гас који садржи сав угљеник из узорка, а истовремено се може користити као радни гас у бројачу. Зависно о лабораторији, као бројачки гас употребљавају се [[угљен-диоксид]], [[метан]], [[ацетилен]] или [[бензен]]. Пропорционални бројач се састоји обично од цилиндричне [[Катода|катоде]] и [[Анода|аноде]] у облику танке централне жице. Између њих [[Електрични напон|разлика потенцијала]] износи неколико хиљада [[волт]]и. [[Бета честица|Бета честице]] настале распадом угљеника који је саставни део молекула бројачког гаса, [[Јонизација|јонизирају]] на свом путу молекуле гаса, остављајући за собом траг који се састоји од [[Катиони|позитивних јона]] и [[електрон]]а. Електрони се убрзавају према аноди те у њеној близини — где је [[електрично поље]] најјаче — производе лавине парова „јон — електрон” који се сакупљају на аноди, даље производећи [[Електрични импулс|електричне импулсе]]. Сваки [[бета-распад|бета распад]] створи један импулс и исти се детектује [[Електроника|електроничким]] путем.

=== Текућински сцинтилацијски бројач ===
Код мерења активности угљеника-14 текућинским сцинтилацијским бројачем ({{јез-енгл|liquid scintillation counter, LSC}}), узорак се хемијским поступцима претвара у [[бензен]] (-{C}-<sub>6</sub>H<sub>6</sub>), који је веома погодан материјал будући да је 96 % његовог састава [[угљеник]]. Сцинтилацијски детектори заснивају свој рад на чињеници да честице јонизацијског зрачења — успоравајући се или заустављајући се у одређеним органским спојевима названим ''сцинтилатори'' — узрокују пулсеве светлосних [[фотон]]а. Стога се бензену додаје мања количина органског сцинтилатора, како би се добио сцинтилацијски [[раствор]], тзв. коктел. Будући да је угљеник-14 саставни дио узорка, електрони настали бета распадом ексцитирају његове молекуле. Ексцитацијска енергија се преноси од једне молекуле до друге, све док је не зароби молекула сцинтилатора, приликом чега се емитује светло (фотон). Број емитованих фотона пропорционалан је енергији јонизације. Добијени светлосни фотони се на [[Фото-катода|фото-катоди]] претварају у електроне ([[фотоелектрични ефекат]]). Фотомултипликатор убрзава примарне електроне с фото-катоде и при том се њихов број умножава. На излазу се добија снажан електрични пулс пропорционалан амплитуди светла (сцинтилација) од. енергији упадне честице.

=== Акцелераторска масена спектроскопија ===
Код мерења активности угљеника-14 акцелераторском масеном спектроскопијом/спектрометријом ({{јез-енгл|accelerator mass spectrometry, AMS}}), насупрот радиометријским техникама, овде се уместо појединачних распада атома угљеника-14 мери омер атома изотопа угљеника-14 у односу на најзаступљенији изотоп [[угљеник]]а, угљеник-12. Код ове технике на бројање не утиче космичко зрачење које је главни извор сметњи код гасних и текућинских бројача. Акцелераторском техником се може одредити старост далеко мање количине узорка, све до [[килограм|милиграма]] или чак [[килограм|микрограма]] (нпр. зрно жита, комадић тканине, део листа папира); гранична старост која се може измерити овом методом износи до приближно 60.000 година. Додатне предности ове методе су кратко време мерења и мања могућност погрешке, с тим да је она далеко скупља и захтева рад на скупим нуклеарним машинама. Узорак се хемијским путем преводи у [[графит]], који представља мету која се излаже бомбардирању честицама из акцелератора. Јонизирани атоми се затим убрзавају у јаком електричном пољу. Проласком кроз магнет, раздвајају се атоми <sup>14</sup>C од атома <sup>12</sup>C и <sup>13</sup>C, након чега се у посебно конструисаном детектору одређује омер <sup>14</sup>C&thinsp;:&thinsp;<sup>12</sup>C за сваки узорак.<ref>{{cite journal |title=Use of natural diamonds to monitor chem <sup>14</sup>C – AMS instrument backgrounds |last1=Taylor |first1=R. E. |last2=Southon |first2=J. |journal=Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B |volume=259 |year=2007 |doi=10.1016/j.nimb.2007.01.239 |pages=282—328}}</ref>

== Калибрација ==
[[Датотека:radiocarbon dating calibration.svg|мини|десно|390п|Калибрациона кривуља за датирање угљеником-14<ref>{{cite journal |last1=Stuiver |first1=M. |last2=Reimer |first2=P. J. |last3=Braziunas |first3=T. F. |year=1998 |title=High-precision radiocarbon age calibration for terrestrial and marine samples |journal=Radiocarbon |volume=40 |url=http://depts.washington.edu/qil/datasets/uwten98_14c.txt |pages=1127—1151}}</ref>]]

Старост мерена методом радиоактивног [[угљеник]]а темељи се на претпоставци да је концентрација активности угљеника-14 у природним резервоарима (првенствено атмосфери) у прошлости била константна. Међутим, понајвише услед [[флукутација]] [[Сунчево магнетско поље|Сунчевог магнетског поља]] ([[Соларни циклус|Сунчев циклус]]), она није била константна; према томе, резултати мерења не одговарају апсолутно правој старости материјала чија се старост одређује.<ref>{{cite journal |last1=Kudela |first1=K. |last2=Bobik |first2=P. |title=Long-Term Variations of Geomagnetic Rigidity Cutoffs |journal=Solar Physics |year=2004 |volume=224 |doi=10.1007/s11207-005-6498-9 |pages=423—431}}</ref> Због тога се указала потреба да се промене у концентрацији активности угљеника-14 у прошлости одреде неком независном методом. Цикличке промене [[годишње доба|годишњих доба]] узрокују неправилности у ширини годова у дрвећу, а оне су сличне за све дрвеће исте врсте у одређеној [[Климатска зона|климатској зони]]. След годова ствара тиме врсту календара. Спајањем следа годова појединог старог дрвета познате старости и мерењем активности угљеника-14 код појединачних годова, било је могуће добити непрекинуту калибрацијску кривуљу за протеклих чак 12.000 година.

Продужавање калибрацијске кривуље на још веће старости могуће је методом бројања [[Варва|варви]] (годишњи слој [[Седиментне стене|седиментних стена]]), те датирањем [[сиг]]а ([[сталактит]]и, [[сталагмит]]и) или [[Седра|седри]] методом [[торијум]]-230 / [[уранијум]]-234 / уранијум-238. 

=== Стварање угљеника-14 за време нуклеарних експеримената ===
Надземни нуклеарни експерименти који су извођени у неколико држава између [[1955]]. и [[1980]], знатно су повећали количину угљеника-14 у атмосфери, а аутоматски и у целој [[Биосфера|биосфери]]. Након тога се количина угљеника-14 почела смањивати.<ref>{{cite journal |title=Discussion: Reporting and Calibration of Post-Bomb chem <sup>14</sup>C – Data |year=2004 |journal=Radiocarbon |volume=46 |issue=3 |last1=Reimer |first1=Paula J. |last2=Brown |first2=Thomas A. |last3=Reimer |first3=Ron W. |pages=1299—1304}}</ref>

== Види још ==
* [[Метод радиоактивног изотопа]]

== Напомене ==
{{напомене}}

== Референце ==
{{reflist|30em}}

== Литература ==
{{colbegin|2}}
* {{cite book |first=M.J. |last=Aitken |title=Science-based Dating in Archaeology |year=1990 |location=London |publisher=Longman |isbn=0-582-49309-9}}
* {{cite book |title=Archaeological Method and Theory |publisher=Garland Publishing |year=2003 |location=New York |editor-last=Ellis |editor-first=Linda |first=Martin J. |last=Aitken |chapter=Radiocarbon Dating |pages=505—508}}
* {{cite book |first=Thomas S. |last=Bianchi |last2=Canuel |first2=Elizabeth A. |title=Chemical Markers in Aquatic Ecosystems |year=2011 |location=Princeton |publisher=Princeton University Press |isbn=978-0-691-13414-7}}
* {{cite book |last1=Bousman |first1=C. Britt |last2=Vierra |first2=Bradley J. |chapter=Chronology, Environmental Setting, and Views of the Terminal Pleistocene and Early Holocene Cultural Transitions in North America |title=From the Pleistocene to the Holocene: Human Organization and Cultural Transformations in Prehistoric North America |publisher=Texas A&M University Press |year=2012 |isbn=978-1-60344-760-7 |location=College Station, Texas |editor-last=Bousman |editor-first=C. Britt |pages=1—15 |editor-first2=Bradley J. |editor-last2=Vierra}}
* {{cite book |first=Sheridan |last=Bowman |title=Radiocarbon Dating |year=1995 |origyear=1990 |location=London |publisher=British Museum Press |isbn=0-7141-2047-2}}
* {{cite book |first=Thomas M. |last=Cronin |title=Paleoclimates: Understanding Climate Change Past and Present |year=2010 |location=New York |publisher=Columbia University Press |isbn=978-0-231-14494-0}}
* {{cite book |first=Chhabil |last=Dass |title=Fundamentals of Contemporary Mass Spectrometry |year=2007 |location=Hoboken, New Jersey  |publisher=John Wiley & Sons |isbn=978-0-471-68229-5}}
* {{cite book |title=A guide to radiocarbon units and calculations |last=Eriksson Stenström |first=Kristina |publisher=Lund University |year=2011 |location=Lund |last2=Skog |first2=Göran |last3=Georgiadou |first3=Elisavet |last4=Genberg |first4=Johan |last5=Johansson |first5=Anette |url=http://lup.lub.lu.se/luur/download?func=downloadFile&recordOId=2173656&fileOId=2173661}}
* {{cite book |first=V.I. |last=Ferronsky |last2=Polyakov |first2=V.A. |title=Isotopes of the Earth's Hydrosphere |year=2012 |location=New York |publisher=Springer |isbn=978-94-007-2855-4}}
* {{cite book |last1=Killick |first1=David |chapter=Using evidence from natural sciences in archaeology |title=Material Evidence: Learning From Archaeological Practice |publisher=Routledge |year=2014 |isbn=978-0-415-83745-3 |location=Abingdon, UK |editor-last=Chapman |editor-first=Robert |editor2-last=Alison |editor2-first=Wylie |pages=159—172}}
* {{cite book |title=Radioactivity: Introduction and History |last=L'Annunziata |first=Michael F. |publisher=Elsevier |year=2007 |isbn=978-0-444-52715-8 |location=Amsterdam}}
* {{cite book |last1=L'Annunziata |first1=Michael F. |last2=Kessler |first2=Michael J. |chapter=Liquid scintillation analysis: principles and practice |title=Handbook of Radioactivity Analysis |publisher=Academic Press |year=2012 |isbn=978-0-12-384873-4 |location=Oxford |editor-last=L'Annunziata |editor-first=Michael F. |edition=III |pages=423—573}}
* {{cite book |first=Willard F. |last=Libby |title=Radiocarbon Dating |year=1965 |origyear= 1952 |edition=II (1955) |location=Chicago |publisher=Phoenix}}
* {{cite book |title=Nature's Clocks: How Scientists Measure the Age of Almost Everything |last=Macdougall |first=Doug |publisher=University of California Press |year=2008 |isbn=978-0-520-24975-2 |location=Berkeley, California}}
* {{cite book |title=A Consumer's Guide to Archaeological Science |last=Malainey |first=Mary E. |publisher=Springer |year=2010 |isbn=978-1-4419-5704-7 |location=New York}}
* {{cite book |last1=Maslin |first1=Mark A. |last2=Swann |first2=George E.A. |chapter=Isotopes in marine sediments | editor-last = Leng |editor-first=Melanie J. |year=2006 |title=Isotopes in Palaeoenvironmental Research|place = Dordrecht |publisher=Springer |isbn=978-1-4020-2503-7 |pages=227—290}}
* {{cite book |title=Handbooks for Archaeologists: No. 3: Radiocarbon Dating |last=Mook |first=W.G. |last2=Waterbolk |first2=H.T. |publisher=European Science Foundation |year=1985 |isbn=2-903148-44-9 |location=Strasbourg}}
* {{cite book |last=Post |first=Wilfred M. |chapter=Carbon cycle |title=Encyclopedia of Global Change: Environmental Change and Human Society, Volume 1 |publisher=Oxford University Press |year=2001 |isbn=0-19-514518-6 |location=Oxford |editor-last=Goudie |editor-first=Andrew |editor2-last=Cuff |editor2-first=David J. |pages=127—130}}
* {{cite book |last=Renfrew |first=Colin |chapter=Foreword |title=Radiocarbon Dating |publisher=Left Coast Press |year=2014 |isbn=978-1-59874-590-0 |location=Walnut Creek, California |editor-last=Taylor |editor-first=R.E. |editor2-last=Bar-Yosef |editor2-first=Ofer |pages=12—14}}
* {{cite book |last=Schoeninger |first=Margaret J. |chapter=Diet reconstruction and ecology using stable isotope ratios |title=A Companion to Biological Anthropology |publisher=Blackwell |year=2010 |isbn=978-1-4051-8900-2 |location=Oxford |editor-last=Larsen |editor-first=Clark Spencer |pages=445—464}}
* {{cite book |last1=Šilar |first1=Jan |chapter=Application of environmental radionuclides in radiochronology: Radiocarbon |title=Man-made and Natural Radioactivity in Environmental Pollution and Radiochronology |publisher=Kluwer Academic Publishers |year=2004 |isbn=1-4020-1860-6 |location=Dordrecht |editor-last=Tykva |editor-first=Richard |editor2-last=Berg |editor2-first=Dieter |pages=150—179}}
* {{cite book |last=Suess |first=H.E. |chapter=Bristlecone-pine calibration of the radiocarbon time-scale 5200 B.C. to the present |title=Radiocarbon Variations and Absolute Chronology |publisher=John Wiley & Sons |year=1970 |location=New York |editor-last=Olsson |editor-first=Ingrid U. |pages=303—311}}
* {{cite book |first=R.E. |last=Taylor |title=Radiocarbon Dating |year=1987 |location=London |publisher=Academic Press |isbn=0-12-433663-9}}
* {{cite book |last=Taylor |first=R.E. |chapter=Radiocarbon dating |title=Chronometric Dating in Archaeology |publisher=Plenum Press |year=1997 |isbn=0-306-45715-6 |location=New York |editor-last=Taylor |editor-first=R.E. |editor2-last=Aitken |editor2-first=Martin J. |pages=65—97}}
* {{cite book |first=R.E. |last=Taylor |title=Radiocarbon Dating |year=2014 |location=Walnut Creek, California |publisher=Left Coast Press |isbn=978-1-59874-590-0 |last2=Bar-Yosef |first2=Ofer |edition=2nd}}
* {{cite book |last=Terasmae |first=J. |chapter=Radiocarbon dating: some problems and potential developments |title=Quaternary Dating Methods |publisher=Elsevier |year=1984 |isbn=0-444-42392-3 |location=Amsterdam |editor-last=Mahaney |editor-first=W.C. |pages=1—15}}
* {{cite book |first=Páll |last=Theodórsson |title=Measurement of Weak Radioactivity |year=1996 |location=Singapore |publisher=World Scientific Publishing |isbn=9810223153}}
* {{cite book |last=Trumbore |first=Susan E. |chapter=Applications of accelerator mass spectrometry to soil science |title=Mass Spectrometry of Soils |publisher=Marcel Dekker |year=1996 |isbn=0-8247-9699-3 |location=New York |editor1-last=Boutton |editor1-first=Thomas W. |editor2-last=Yamasaki |editor2-first=Shin-ichi |pages=311—340}}
* {{cite book |last1=Tuniz |first1=C. |last2=Zoppi |first2=U. |last3=Barbetti |first3=M. |chapter=Radionuclide dating in archaeology by accelerator mass spectrometry |editor1-last=Martini |editor1-first=M. |editor2-last=Milazzo |editor2-first=M. |editor3-last=Piacentini |editor3-first=M. |title=Physics Methods in Archaeometry |year=2004 |publisher=IOS Press |location=Amsterdam |isbn=978-1-58603-424-5 |pages=385—405}}
* {{cite book |first=Mike |last=Walker |title=Quaternary Dating Methods |year=2005 |location=Chichester |publisher=John Wiley & Sons |isbn=978-0-470-86927-7 |url=http://ww2.valdosta.edu/~dmthieme/Geomorph/Walker_2005_QuaternaryDatingMethods.pdf |access-date=16. 10. 2016 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140714195126/http://ww2.valdosta.edu/~dmthieme/Geomorph/Walker_2005_QuaternaryDatingMethods.pdf |archive-date=14. 07. 2014 |url-status=dead |df= }}
* {{cite book |first=Peter |last=Warneck |title=Chemistry of the Natural Atmosphere |year=2000 |location=London |publisher=Academic Press |isbn=0-12-735632-0}}
{{colend}}

== Спољашње везе ==
{{Commons category|Carbon-14|<sup>14</sup>C}}
* {{ен}} [http://radon.ufg.uni-kiel.de/ RADON – база података за европске <sup>14</sup>C датуме]
* {{хр}} [https://web.archive.org/web/20111123110523/http://www.irb.hr/hr/str/zef/z3labs/lna/C14/ Одређивање старости твари методом <sup>14</sup>C — Институт Руђер Бошковић]
* {{хр}} [https://web.archive.org/web/20120417111749/http://msever.fizika.org/predavanja/Uporaba%20fizikalnih%20metoda%20u%20arheologiji.pdf Употреба физичких метода у археологији (Марко Север)]

[[Категорија:Археологија]]
[[Категорија:Геофизика]]