Принципы радиометрического датирования

Радиометрическое датирование

Определить свой возраст несложно. Вы просто вычитаете дату своего рождения из текущей даты. Но определить возраст камня… ну, это не так просто. В конце концов, камень не может сказать вам, когда он родился.

Поэтому нам приходится полагаться на то, что называется радиометрическим датированием, чтобы определить возраст породы. Радиометрическое датирование — это метод датировки горных пород, основанный на известной скорости распада радиоактивных изотопов. Этот метод работает, потому что камни радиоактивны. Конечно, они не выделяют достаточно радиации, чтобы бояться брать их в руки, но они содержат встречающиеся в природе радиоактивные элементы, например, уран.

Также было обнаружено, что эти элементы распадаются на другие элементы с фиксированной скоростью. Поскольку эти скорости не меняются и поскольку радиацию, которую излучают камни, можно измерить, стало возможным вычислить время образования породы или, другими словами, дату рождения породы — плюс-минус несколько тысяч лет или около того.

Радиометрическое датирование иногда называют радиоактивным датированием. На самом деле этот термин может вам понравиться больше, поскольку метод датирования основан на известной скорости распада радиоактивных изотопов. Независимо от того, какое название вы предпочитаете, это открытие стало настоящим прорывом, предоставившим инструмент для предсказания геологической истории Земли и даже возраста самой Земли.

Радиоактивный распад, родительские и дочерние нуклиды

Чтобы лучше понять, как радиометрическое датирование помогает нам определить возраст горных пород, необходимо лучше понять, как распадаются элементы. Радиоактивный распад — это термин, используемый для обозначения процесса, при котором нестабильное атомное ядро ​​теряет энергию из-за испускания излучения. Мы знаем, что элементы могут существовать в виде изотопов, а это означает, что их атомные ядра содержат одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов.

Радиоактивный распад - изотопы

Радиоактивный распад — изотопы

Специально определенные изотопы, называемые нуклидами, могут быть нестабильными и поэтому подвергаться радиоактивному распаду. Когда это происходит, они выделяют энергию и преобразуются в различные нуклиды. Это похоже на то, как если бы ядро ​​переполнилось энергией и ему пришлось от нее избавиться, подобно гиперактивному ребенку, который настолько полон энергии, что не может сидеть на стуле. Мы называем нестабильный нуклид, подвергающийся радиоактивному распаду, родительским нуклидом, а нуклид, образующийся в результате радиоактивного распада, — дочерним нуклидом. Эту концепцию довольно легко запомнить, потому что это похоже на то, как если бы исходный нуклид рождал новый нуклид, очень похоже на человеческие отношения родителя и дочери.

Альфа-распад

Превращение в другой нуклид может быть осуществлено разными способами. Альфа-распад — это тип радиоактивного распада, при котором испускается альфа-частица. Итак, чтобы понять этот процесс, нам нужно знать, что альфа-частица — это два протона и два нейтрона, связанных вместе, что аналогично ядру гелия. Другими словами, альфа-частица А — это ядро ​​гелия. Когда мы говорим об альфа-частице, мы используем первую букву греческого алфавита, которая находится здесь.

Итак, давайте увеличим масштаб ядра и посмотрим на процесс альфа-распада. Внутри этого ядра мы видим протоны и нейтроны. Это родительское ядро ​​чувствует себя несколько нестабильным, потому что оно слишком велико или просто имеет слишком много протонов, и оно хочет перейти в более стабильное состояние, поэтому оно возьмет два протона и два нейтрона и выкинет их из ядра, как мы видим. здесь.

Альфа-распад

Альфа-распад

Бета-распад

Если у нас есть родительское ядро, в котором соотношение нейтронов и протонов слишком велико, то родитель будет чувствовать себя нестабильно и захочет стабилизироваться посредством бета-распада. Бета-распад — это тип радиоактивного распада, при котором испускается бета-частица. Бета-частица обозначается греческой буквой β и представляет собой электрон, испускаемый ядром.

Но по сути, то, что происходит при бета-распаде, заключается в том, что мы берем нейтрон, снимаем отрицательный заряд и превращаем его в протон. Если коротко, то это тип радиоактивного распада, при котором испускается бета-частица. Бета-частица – это электрон, вылетающий из ядра. При бета-распаде нейтрон по существу теряет электрон, превращаясь в протон.

Гамма-распад

Есть еще один тип распада, о котором мы хотим узнать. В отличие от альфа- и бета-распада, этот тип распада не выделяет частиц. Таким образом, при этом распаде мы не видим изменения количества протонов или нейтронов внутри ядра. Однако он излучает много энергии. Этот распад называется гамма-распадом и обозначается третьей буквой греческого алфавита «гамма» — Ɣ.

Мы определяем гамма-распад, как тип радиоактивного распада, при котором испускаются гамма-лучи. Гамма-лучи — это фотоны высокой энергии. Гамма-лучи могут проходить через ваше тело, но не через свинец (рентгеновский снимок). Вот почему, если вам когда-либо делали рентген зубов, ваш стоматолог сначала накладывал вам на грудь тяжелый свинцовый фартук, чтобы гамма-лучи проникали только в вашу щеку, а не в остальную часть тела.

Когда испускается гамма-лучи, атомное ядро ​​высвобождает энергию, поэтому мы увидим, что гамма-распад происходит в ядре, где энергия слишком высока. Ядро переходит в состояние с более низкой энергией, испуская фотон высокой энергии, и это позволяет ядру реорганизоваться в более стабильное состояние.

Гамма-распад

Гамма-распад

Итог урока

Радиометрическое датирование, также известное как радиоактивное датирование, — это то, что мы используем для определения возраста горных пород. Если быть более конкретным, это метод, используемый для датировки горных пород, основанный на известной скорости распада радиоактивных изотопов, содержащихся в камнях. Эта скорость распада относится к радиоактивному распаду, который представляет собой процесс, при котором нестабильное атомное ядро ​​теряет энергию из-за выделения излучения.

Это высвобождение энергии позволяет ядру стать более стабильным. Мы называем нестабильный нуклид, подвергающийся радиоактивному распаду, родительским нуклидом, а нуклид, образующийся в результате радиоактивного распада, — дочерним нуклидом.

Существуют различные типы радиоактивного распада. Если ядро ​​нестабильно из-за того, что оно слишком велико или содержит слишком много протонов, мы можем наблюдать альфа-распад, который представляет собой тип радиоактивного распада, при котором испускается альфа-частица. Альфа-частица — это два протона и два нейтрона, связанных вместе, что аналогично ядру гелия.

Если у нас есть ядро, в котором соотношение нейтронов и протонов слишком велико, мы можем наблюдать бета-распад, который представляет собой тип радиоактивного распада, при котором испускается бета-частица. Бета-частица – это электрон, вылетающий из ядра. При бета-распаде нейтрон по существу теряет электрон, превращаясь в протон.

Если ядро ​​имеет слишком много энергии и хочет перейти в более стабильное состояние с более низкой энергией, мы можем увидеть гамма-распад, который представляет собой тип радиоактивного распада, при котором испускаются гамма-лучи. Гамма-лучи — это фотоны высокой энергии. В отличие от альфа- и бета-распада, этот тип распада не выделяет частицу. Следовательно, количество протонов или нейтронов внутри ядра не меняется, но выделяется энергия, позволяющая ядру перестроиться в более стабильное состояние.

Поделитесь материалом
Автор статьи: Сергей Сладков
Сергей Сладков
Инженер, преподаватель географии и истории. Изучаю взаимосвязи между географическим окружением и историческими событиями, а также влияние географии и антропологии на формирование культурных и социальных общностей.
Сергей Сладков опубликовал статей: 22

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *