Вуглець-14

Шаблон:Ізотоп Вугле́ць-14 (Шаблон:Lang-lat, історичні назви ра́діовугле́ць, ра́діокарбо́н) — радіоактивний нуклід хімічного елемента вуглецю з атомним номером 6 і масовим числом 14.

Вуглець-14 є одним із природних радіоактивних ізотопів. 27 лютого 1940 року його вперше виявили під час своїх експериментів американські фізики Шаблон:Li та Шаблон:Li. Період його напіврозпаду, що становить 5730 ± 30 років, був встановлений пізніше (Шаблон:Li у своїх перших експериментах отримав 2700 і 4000 років, Ліббі 1951 року прийняв час напіврозпаду у 5568 ± 30 років). Це дало змогу використовувати цей ізотоп для встановлення віку радіоактивним шляхом у геології при датуванні біоматеріалів віку до Шаблон:Nobr. Найчастіше використовується у льодовиковій та післяльодовиковій геології, в археології, а також у фізиці атмосфери, геоморфології, гляціології, гідрології та ґрунтознавстві, у фізиці космічних променів, фізиці Сонця і в біології, не лише для датувань, але і як трасер різних природних процесів.

Вуглець-14 утворюється в атмосфері з азоту-14 під впливом космічних променів. Відносний вміст вуглецю-14 у відношенні до «звичайного» (вуглецю-12) в атмосфері залишається приблизно постійним (приблизно 1:10¹²). Як і звичайний вуглець, ¹⁴C вступає у реакцію з киснем, утворюючи вуглекислий газ, який потрібен рослинам у процесі фотосинтезу. Люди та різні тварини потім споживають рослини та виготовлені з них продукти в їжу, засвоюючи таким чином і вуглець-14.

Утворення та розпад

Вуглець-14 утворюється у верхніх шарах тропосфери та стратосфери внаслідок поглинання атомами азоту-14 теплових нейтронів, які, своєю чергою, є результатом взаємодії космічних променів та сполук атмосфери:

${}_{\mathrm{0}}^{\mathrm{1}}\mathrm{n}+{}_{\mathrm{7}}^{\mathrm{1}\mathrm{4}}\mathrm{N}\to {}_{\mathrm{6}}^{\mathrm{1}\mathrm{4}}\mathrm{C}+{}_{\mathrm{1}}^{\mathrm{1}}\mathrm{H}.$

Переріз процесу Шаблон:Nobr достатньо високий (Шаблон:Nobr). Він у 25 разів вище, ніж перетин конкуруючого процесу — радіатівного захоплення теплового нейтрона Шаблон:Nobr.

З найбільшою швидкістю вуглець-14 утворюється на висоті від 9 до Шаблон:Nobr на високих геомагнітних широтах, проте потім він рівномірно розподіляється по всій атмосфері.

Ще один природний канал утворення вуглецю-14 — відбувається з дуже малою ймовірністю кластерний розпад деяких важких ядер, що входять до радіоактивних рядів. Останнім часом виявлений розпад з емісією вуглецю-14 ядер Шаблон:Нуклід (ряд торію), Шаблон:Нуклід (ряд урану-актинію), [[Радій-226|Шаблон:Нуклід]] (ряд урану-радію); передбачений, але експериментально не виявлений аналогічний процес для інших природних важких ядер (кластерна емісія вуглецю-14 виявлена ​​також для відсутніх у природі нуклідів [[Францій-221|Шаблон:Нуклід]], [[Радій-221|Шаблон:Нуклід]], [[Радій-222|Шаблон:Нуклід]] та [[Актиній-225|Шаблон:Нуклід]]). Швидкість утворення радіогенного вуглецю-14 з цього каналу занадто мала порівняно зі швидкістю утворення космогенного вуглецю-14.

Вуглець-14 зазнає [[Бета-розпад|Шаблон:Math^--розпад]], внаслідок розпаду утворюється стабільний нуклід Шаблон:Нуклід (виділяється енергія Шаблон:Nobr) :

${}_{\mathrm{6}}^{\mathrm{1}\mathrm{4}}\mathrm{C}\to {}_{\mathrm{7}}^{\mathrm{1}\mathrm{4}}\mathrm{N}+e^{-}+{\overline{\nu }}_e.$

Див. також

• Радіовуглецеве датування
• Сплеск вуглецю-14 у 774 році