МЕЧЕНЫЕ АТОМЫ

ПРИРОДА МЕТИТ АТОМЫ

Из межпланетного пространства к земле идут потоки лучей, которые получили название космических.

Космические лучи представляют собой поток быстродви - жущихся протонов и ядер атомов некоторых других элементов. На своём пути в атмосфере эти лучи разбивают атомы азота и других газов, находящихся в воздухе. В результате тако­го процесса образуются осколки атомов — протоны, нейтроны, электроны, позитроны и мезоны — частицы с массой, приблизи­тельно равной 200 и 300 массам электрона, и зарядом, равным заряду электрона.

Таким образом, в составе космических лучей оказыва­ются все перечисленные виды частиц. Эти частицы летят с огромной скоростью и вновь взаимодействуют с встреча­ющимися на их пути атомами. Взаимодействие мезонов с веществом заключается в полном разрушении отдельных атомов и образовании нейтронов, протонов, электронов и позитронов. Нейтроны и протоны несут большую энергию. Взаимодействие их с атомами ведёт к образованию радиоактивных элементов. В результате столкновения нейтронов с атомами азота полу­чается радиоактивный углерод с массой 14 и периодом полу­распада, равным приблизительно 6000 лет (рис. 20). Этот процесс происходит в земной атмосфере в огромных мас­штабах.

Космические лучи идут из мирового пространства с одина­ковой интенсивностью и днём, и ночью, и зимой, и летом. Интенсивность космических лучей не меняется с веками. Это привело к тому, что в нашей атмосфере в течение длительного времени с одинаковой скоростью образуется из азота радио­углерод, а из него — радиоактивный углекислый газ.

Углекислый газ, находящийся в атмосфере, поглощается растениями и превращается в углеводы. Из растений углеводы, содержащие радиоуглерод, вместе с пищей по­падают в организмы животных. Сама природа метит веще­ства так, как их метят исследователи в лабораториях. Количество радиоактивного углекислого газа в атмосфере неизменно, так как постоянны и скорость его образования и скорость его распада (см. стр. 23). Поэтому и доля

Ф Протон

О Нейтрон

"{<Ш

Ядро атома . азота соединяет с нейтроном

Ядро атома радиоуглерода

Рис. 20. Схема образования радиоуглерода при действии космиче­ских лучей на атомы азота.

Радиоактивного углерода в живых организмах совершенно определённа. В одном грамме углерода клетчатки, взятого из любого растения, содержится одно и то же количество атомов радиоуглерода, а именно, около 50 миллиардов атомов, вне зависимости от того, что это за растение и где оно произрастает.

Из 50 миллиардов атомов радиоуглерода за две минуты распадается только 21 атом (распад сопровождается излу­чением бета-частиц). Такую небольшую активность обнаружить чрезвычайно трудно.

В растениях на место распадающихся атомов радиоактив­ного углерода приходят новые из углекислого газа атмосферы, В животных организмах пополнение углерода идёт за счёт растений.

А если растение или животное погибнет? В этом случае на место распадающихся атомов радиоактивного углерода не будут поступать новые атомы из атмосферы. Число атомов
радиоуглерода в умершем организме будет уменьшаться в соответствии с законом радиоактивного распада: через 6000 лет количество радиоуглерода убавится вдвое, через 12 ООО лет — вчетверо, через 18 ООО лет — в 8 раз и т. д. По­этому радиоуглерод может служить своего рода часами, по которым можно определить время смерти животного или растения.

Учёные воспользовались этими часами для определения возраста древних поселений.

Представим себе, что в раскопках древнего поселения найден кусок дерева. С помощью счётчика Гейгера-Мюллера мы можем определить количество атомов радиоуглерода, приходящееся на один грамм чистого углерода в дереве, а затем рассчитать, когда это дерево было срублено, и таким образом определить, к какому времени относится древнее поселение. Таким путём был определён возраст целого ряда раскопок.

Описанным методом несомненно можно определить воз­раст пород, заключающих в себе соединения углерода, имею­щие растительное или животное происхождение, если возраст не превышает нескольких десятков тысяч лет. Это-ограниче­ние связано с тем, что через 60 тысяч лет, то-есть через время, равное 10 периодам полураспада, от имевшегося в образце количества атомов радиоуглерода остаётся лишь ты­сячная доля и обнаружить её будет невозможно.