Ugljik‑14, poznat i pod oznakom C‑14, radioaktivni je izotop ugljika koji se prirodno pojavljuje u Zemljinoj atmosferi. Zbog svog poluživota od otprilike 5 730 godina, postao je nezamjenjiv alat za određivanje starosti arheoloških i geoloških materijala. U nastavku ćemo objasniti kako nastaje, kako se širi po planetu, kako ulazi u biološke sustave te na koji način znanstvenici koriste njegov raspad za kronološko određivanje prošlih događaja.
Sadržaj...
Kako nastaje ugljik‑14 u atmosferi
Ugljik‑14 nastaje pod djelovanjem kosmičkih zraka – visokih energija čestica koje dolaze iz svemira i sudaraju se s atomima u gornjim slojevima Zemljine atmosfere. Većina tih čestica su protoni, a kada udare u dušik‑14 (N‑14), koji čini oko 78 % atmosferskog dušika, dolazi do reakcije:
n + N‑14 → C‑14 + p
U ovoj reakciji neutrin (n) iz kosmičkih zraka pretvara dušik‑14 u ugljik‑14, pri čemu se istovremeno emitira proton (p). Proces se odvija neprekidno, iako je brzina stvaranja C‑14 vrlo mala u usporedbi s ukupnim količinama ugljika u atmosferi.
Distribucija i uvrštavanje u biološke sustave
Jednom nastalim, ugljik‑14 se brzo miješa s drugim izotopima ugljika, najčešće s ugljik‑12 i ugljik‑13. Ta mješavina ulazi u biološki svijet kroz fotosintezu – biljke apsorbiraju ugljik‑dijoksid (CO₂) iz zraka, a time i C‑14. Životinje i ljudi, koji se hrane biljkama ili drugim životinjama, prenose C‑14 dalje kroz lanac ishrane.
Dok je organizam živ, njegova tjelesna masa održava stalnu razinu C‑14, jer se neprestano obnavlja unosom iz okoliša. Kada organizam umre, unos ugljika prestaje i C‑14 počinje postupno nestajati, pretvarajući se natrag u dušik‑14 kroz beta‑raspad:
C‑14 → N‑14 + e⁻ + antineutrino
Brzina tog raspada određena je poznatim poluživotom, pa se količina C‑14 u uzorku smanjuje eksponencijalno.
Primjena radiokarbonskog datiranja u arheologiji i geologiji
Radiokarbonsko datiranje temelji se na mjerenju omjera C‑14 prema stabilnim izotopima, najčešće C‑12, u uzorku
