14C-metoden
14N+n
 14C+ p
14C 14N
+ b-
Halveringstiden 5730 år
14C/12C
= 10-13
Willard F. Libby
University of Chicago
Nobel prize in Chemistry 1962
"for his method to use Carbon-14 for age determinations
in archaeology, geology, geophysics, and other branches
of science."
14C-metoden
Traditionell teknik:
Mät sönderfallet
Turinsvepningen
Några problem:
Varierande halt 14C
Bombtoppen
Förbränning av fossila bränslen
Problemet är att det inte sker så många sönderfall pga den långa halveringstiden
Antag att vi har 12 g kol = 6 1023 atomer
Av dessa är 10-13 14C för ett färskt prov
Antag att det är provet är 11 000 år gammalt. Då finns bara ¼ av 14C atomerna kvar
Då finns det 6 1023 x 10-13 x 0,25 = 1.5 1010 atomer 14C
Hälften av dessa sönderfaller på 5730 år dvs, 0,75 1010 stycken
5730 år = 5730 x 365 x 24 x60 minuter = 3 109 minuter
Det gör att det sönderfaller ca 2.5 per minut
Hur många av dessa råkar skicka ut sin b partikel just mot detektorn?
 0.25 detekterad per minut.
Bakgrund kan vara 10 per minut.
14C-metoden
Ny teknik:
Masspektrometri
Jonkälla
12C
14C
JONKÄLLA
DETEKTION
DETEKTION
Hur många 14C för ett färskt prov kan vi detektera i en accelerator per minut?
Maximala strömmen:
10-6 A
10-6/1,6 10-19 = 6 1012/ sekund
Av dessa är 10-13 14C för ett färskt prov
0,25 10-13 av dessa i provet är 14C = 0,16/s = 10/ minut
Hur stort prov behöver vi?
Vi mäter i 100 minuter  1000 14C
100 minuter x 60 s x 6 1012 = 3.60 1016 atomer
Transmissionen 0,1 %  3.6 3.60 1019 atomer behövs
3.60 1019 /6.30 1023 6 -5 g = 60 mg
ISOBARPROBLEM
Vad mer än 14C kan väga 14 amu?
14N
13CH
12CH
2
6Li
2
VERA masseparator i Wien
Schematiskt diagram av 3 MV Pelletron system
14C
datering av Vikingabosättningar på
Grönland 1000-1500 e.kr.
Problem :
14C/12C kvoten in kött
och fisk är något olika
Lösning:
13C/12C kvoten är olika i
havet och atmosfären
Supernovor lämnar spår på
havsbottnen!?
• 182Hf
•
182Hf
skapas endast i Supernovor. Den har en halveringstid på 8.9±0.09 miljoner
år.
•
All 182Hf som bildades när vår solsystem formades är borta. Det har sönderfallit till
182W.
•
Detektion av 182Hf på jorden påvisar en supernovaexplosion i vår närhet
Problem
•
182Hf
 182W + b
• Extremt små koncentrationer
1 nål = 0,1 g = 10-4 kg
1 höstack 100 ton = 105 kg
hitta en nål 10000 höstackar
hitta ett strå 10000 höstackar
Kemisk separation
• Bilda negativa joner av
182WF
5
respektive 182HfF5
• Detta ger en detektionsgräns på 10 gånger högre än vad som
förväntas
Ytterligare undertryckning av 182W
behövs för att detektera 182Hf från en
supernova.
Kan vi hitta en våglängd på
ljus som kan
1. neutralisera (182WF5)-
2. inte påverkar (182HfF5 )-
Använd fotoelektriska effekten:
WF5
HfF5
Metod för att mäta bindingsenergin
hos negativa joner
• Apparatus
Målsättning:
WF5
HfF5
Jonbromsare
Var står vi nu?
• Hitta lämplig våglängd (Göteborg)
• Test molekyler i jonstrålaren (Tennessee)
• Utveckla lasern (Mainz)
• Bygga om Tandemacceleratorn (Wien)
 Test på riktiga prover från havssediment