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  • 1 # 歐強

    在大氣層高空形成的碳-14原子不可能單獨存在很久,很快就會氧化成二氧化碳。這些二氧化碳在光合作用中被植物吸收,碳-14就成為植物的一部分。而動物與人類皆會因以植物為食而無可避免地間接吸入碳-14。

    生物活著的時候會藉著呼吸作用與自然界不斷作碳之交換,體內的碳-14濃度與大氣中保持一致,當生物死亡停止與外界碳之交換後,生物遺骸就成一封閉系統。隨著時間的增加,遺骸中的碳-14就只能按照其固有的衰變速率逐漸減少,而碳-12的含量保持不變。因此只要測定其碳-14與碳-12的含量比例,按碳-14的放射性衰變公式進行計算,就能知道這個生物是什麼時候死的。

    根據上述原理,美國科學家W.F。利比於1949年成功建立了碳-14測年的常規方法,並因此榮獲1960年的諾貝爾化學獎。如今,碳-14常規測年法被考古學家和地質學家所接受,成為確定舊石器晚期以來人類歷史年代的有力工具。

    但這項技術也有不足之處。其一是精度不夠,且年代越遠誤差越大,有時竟達到幾百年。於是科學家們又發明了木輪年代校正曲線,這兩者結合可將誤差縮小到幾年甚至一兩年。其二,碳-14需要的樣品量比較大,但並不是所有遺址都能提供如此多的樣品量。隨著核物理學的發展,一種新的測定碳-14的方法面世了——加速儀質譜學進行碳-14分析(AMS)。AMS具備常規法的一切優點,同時又有許多優勢:AMS的靈敏度與精度比常規法要好得多,此外AMS所需的標本量極少,只需幾毫克,幾乎可以實現無損傷檢測。

    那麼是否能用碳-14來確定一切古物的年代呢?答案是否定的。碳-14能測定的樣品只能是曾從大氣中獲取碳-14的有機物質,如木炭、木材、骨骼、紙張、皮革等。且碳-14測年法也只能準確測出五六萬年以內的古物;對於年代更久遠的古物,是無法準確測定出來的。

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