Радиоактивный распад: радиоуглеродное датирование

1 · Прогноз

Период полураспада углерода-14 — 5 730 лет. Если начать с фиксированного числа атомов C-14, сколько останется ровно через 2 периода полураспада?

• Остаётся 1/2, как после одного периода полураспада.
• Останется 1/4 — каждый период полураспада уменьшает количество вдвое, значит два периода дают (1/2)×(1/2) = 1/4.
• После 2 периодов полураспада остаётся практически ничего.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет carbon-14 и нажмите «Сброс». Период полураспада зафиксирован: 5730 лет; образец начинается с N₀ = 10¹² атомов.
2. Включите показание числа оставшихся ядер.
3. Задайте прошедшее время для каждой пробы (в периодах полураспада) и запишите долю оставшихся ядер.

3 · Сбор данных

Постройте оставшуюся долю N/N₀ (ось y) против прошедших периодов полураспада (ось x) для трёх проб. Это прямая линия или кривая?

4 · Анализ

1. Для одной пробы вычислите N/N₀ = (1/2)^(t/T½), используя T½ = 5730 лет. Сравните с таблицей.
2. Объясните, почему радиоактивный распад экспоненциальный, а не линейный — каждый период полураспада уменьшает вдвое то, что осталось к этому моменту, поэтому равные интервалы времени всегда уносят одну и ту же ДОЛЮ, а не одно и то же абсолютное количество.

5 · Развитие

1. Радиоуглеродное датирование измеряет оставшуюся долю C-14 в органическом образце (по сравнению с атмосферным отношением при жизни организма), чтобы оценить его возраст. Используя N/N₀ = (1/2)^(t/T½), объясните, почему углеродное датирование становится ненадёжным для образцов старше примерно 50 000 лет (около 8–9 периодов полураспада).
2. Радиоактивный распад фундаментально случаен на уровне одиночного атома — невозможно предсказать, когда именно распадётся конкретное ядро C-14. Объясните, почему закон полураспада всё же точно работает для большой выборки, хотя отдельные распады непредсказуемы.

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту