Làm thế nào để tính tuổi vật chất? ppt

Làm thế nào để tính tuổi vật chất?
Phương pháp carbon phóng xạ C14:
Carbon 14 là chất đồng vị của carbon 12. Nhân của carbon 14 có cùng số proton,
nhưng có 2 neutron nhiều hơn carbon12. Chúng có cùng số electron và proton nên
có tính chất hóa học tương tự nhau. Tuy nhiên vì chất đồng vị phóng xạ phát ra
các hạt tử hay các tia điện từ nên nó bị mất dần khối lượng theo thời gian trong
khi carbon 12 bền nên vẫn giữ nguyên khối lượng. Khi cây chết, nó không còn
hấp thu khí CO2 trong không khí nữa , nên số carbon 12 trong cơ thể giữ nguyên
không thay đổi.
Thực vật hấp thụ carbon trong không khí của bầu khí quyển để tạo ra chất sống
cho mình, nghĩa là chúng hấp thụ Carbon 12 và Carbon 14. Carbon 14 này là chất
đồng vị của carbon 12 và do tia vũ trụ đưa đến. Động vật ăn cây cỏ nên cũng có
trong cơ thể chất carbon phóng xạ này. Người ta biết được tỷ lệ carbon phóng xạ
14 so với carbon 12 không thay đổi. Carbon 14 không bền, sẽ bị phân hủy sau
5570 năm. Chu kỳ phóng xạ tương đương với 5730 năm, nghĩa là số carbon ban
đầu sau 5730 năm sẽ còn lại một nửa. Nhưng số lượng carbon 14 bị giảm một nửa
chu kỳ đời sống. Suy từ tỷ lệ giữa hai loại carbon cho phép ta định được tuổi của
chất ta muốn tìm. Nói cách khác, khi cây chết, lượng carbon14 giảm và bị phân
hủy thành Nitrogen N14. Tính tuổi của chất hóa thạch là tính số C14 còn lại theo tỷ
lệ hao tổn đã quy định trước và suy ra thời gian đã dùng để có tỷ lệ còn lại. Thí dụ
như lúc đầu có 20.000 nguyên tử carbon 14 thì 5730 năm sau sẽ còn 10000
nguyên tử C14, thì sau 5730 x 3 năm sẽ còn 2500 nguyên tử C14. Cứ tiếp tục như
vậy. Do đó muốn biết tuổi một vật, chỉ cần đếm số C14 của vật đó.
Nhưng vận tốc hủy hoại khi đã qua cái chặng 50 000 năm thì chỉ có kỹ thuật đo
radio có tên là phổ kế khối (spectrométrie de masse) mới có thể trở lui khoảng 70
000 năm. Nếu không, phải nhờ các phương pháp khác mới tính tuổi các hóa thạch
xưa hơn nữa:
- Phương pháp Potassium Argon
Để phân tích các chất trầm tích do phún xuất thạch của hỏa sơn đóng trong các hóa
thạch. Sự định tuổi cho đất đá tính theo sự phân hủy các khoáng chất, là nửa thời
gian sống, thời gian cần thiết để cho yếu tố cha bị phân hủy cho ra yếu tố con.

Phần đông các khoáng chất này chứa một tỷ lệ K40 mà vận tốc phân hủy được biết
là 1,3 tỉ năm, và rồi nó sẽ biến đổi thành khí Argon. Phân tích các di tích cực nhỏ
của chất đồng vị phóng xạ (radio-isotope) cho phép ước lượng thời kỳ núi lửa phun
trào và định tuổi các hóa thạch có tuổi rất cao
- Phương pháp phát quang nhiệt (thermoluminescence).
Một phương pháp khác có thể đọc tuổi của hóa thạch trên 100.000 năm, đó là sự
phát quang nhiệt (thermoluminescence).
Có một số trầm tích khi bị bày ra ánh nắng, do sức nóng làm cho các điện tử đang
ở trong phải từ từ ra ngoài. Ánh sáng phát ra từ các electron còn lại cho phép ta
định được tời gian trải qua từ khi chất trầm tích bị bao phủ.
- Phương pháp địa từ (géomagnétique)
người ta dùng phương pháp này khi lượng uranium hay potassium trong các di
tích yếu. Coi như trong lúc thay đổi khi tạo núi (orogénique), từ trường trái đất đã
đổi hướng và vật chất bị chôn vùi trong vỏ trái đất đã đáp ứng theo hướng từ
trường lúc đó
- Phương pháp định tuổi bằng uranium
Phức tạp nhất nhưng chính xác nhất, từ chất thủy tinh lẫn trong các chất trầm tích
hỏa sơn. Uranium thoái biến với nhịp độ đều đặn gọi là những "loạt U" cho tới
trạng thái chì. Hai chất phóng xạ trong quá trình là hai loại uranium: U235 và
U238 , hai loại này tự phân hủy từng giai đoạn một để biến thành chì. U238 trở
thành Pb206 và nó là nguyên tử thường được dùng với 146 neutron và 92 proton.
U235 có nửa thời gian sống là 1 tỷ năm và U238 có nửa thời gian sống là 6,5 tỉ
năm. Bởi vì nó kéo dài đời sống đến 6,5 tỉ năm nên nó phải sinh ra trước khi thái
dương hệ hình thành. Nhờ một acide làm cho nó phân hủy với một lò phản ứng
hạch tâm, Vì U235 biến mất nhanh hơn U238 nên tỉ số các nguyên tử U235 trên
U238 sẽ giảm dần. Tỉ số này đánh dấu thời gian. Tuổi của các nguyên tử cổ xưa
nhất được chỉ bởi "đồng hồ" này nằm trong khoảng 10-20 tỉ năm