Знайдено елемент, що дає змогу "подорожувати" в часі

27 лютого 1940 року американські хіміки Мартін Кеймен і Семюель Рубен ненавмисно відкрили нову еру в датуванні артефактів загублених цивілізацій. Відкриття вуглецю-14 призвело до того, що пізніше вчені змогли точніше визначати вік археологічних знахідок. По суті, двоє вчених відкрили вікно в минуле, хоча вони й не думали про це, коли намагалися виявити невловиму форму вуглецю, пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свійTelegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Невловима форма вуглецю

Із середини 1930-х років учені передбачали існування радіоактивного ізотопу вуглецю з двома додатковими нейтронами в ядрі. Але вважалося, що цей ізотоп існує дуже короткий період часу, а тому його неможливо буде виміряти.

Але 1939 року американські хіміки Мартіну Кеймен і Семюель Рубен почали пошуки вуглецю-14. Протягом року вони не знаходили жодних слідів цього невловимого атома.

Але в лютому 1940 року, вони провели експеримент, під час якого помістили шматок графіту (кристалічну форму вуглецю) в циклотрон. Це один із перших типів прискорювачів частинок. Циклотрон бомбардував графіт дейтронами, тобто ядрами ізотопу водню під назвою дейтерій, які містять один протон і два нейтрони. Хіміки вважали, що кристалічна форма вуглецю поглине зайві нейтрони, випустить протон і стане важкою версією вуглецю.

Після безперервного експерименту, який тривав 120 годин, 15 лютого вчені припинили бомбардування графіту дейтронами. Наступного дня хіміки помітили ознаки радіоактивності у зразку. Протягом наступних двох тижнів вони очищали вуглець, перетворюючи його на вуглекислий газ, який можна було подавати під прямим кутом до лічильника Гейгера для вимірювання його радіоактивності.

Відкриття вуглецю-14

У підсумку 27 лютого, вчені повідомили про те, що вони нарешті виявили невловимий радіоактивний ізотоп вуглецю: вуглець-14. Виявилося, що цей ізотоп має тривалий період напіврозпаду (час, необхідний для перетворення половини радіоактивних атомів на стабільний атом), хоча передбачалося, що цього не може бути.

Спочатку хіміки припустили, що період напіврозпаду вуглецю-14 становить 4000 років, але через кілька років інші вчені з'ясували, що цей період становить 5730 років.

Кеймен і Рубен у статті, що описує відкриття вуглецю-14, написали, що "довгоживучий радіоактивний вуглець матиме велике значення для багатьох хімічних, біологічних і промислових експериментів".

Як вуглець-14 дає змогу побачити минуле?

У 1949 році хіміки з Чиказького університету Джеймс Арнольд і Віллард Ліббі продемонстрували, що співвідношення вуглецю-14 до стабільного вуглецю можна використовувати для оцінювання віку археологічних артефактів, що містять вуглець. Ліббі розробив метод радіовуглецевого датування, що дає змогу визначати вік артефактів шляхом вимірювання їхньої радіоактивності, зумовленої ізотопом вуглець-14. Ліббі отримав Нобелівську премію з хімії 1960 року за свою роботу з радіовуглецевого датування.

Археологи регулярно використовують радіовуглецеве датування для оцінки віку стародавніх скелетів та інших артефактів, вік яких сягає 50 000 років. А новіші методи аналізують радіоактивні ізотопи таких елементів, як стронцій і свинець, щоб визначити, де жили і вмирали стародавні люди, чим вони харчувалися і з якими забруднювальними речовинами стикалися за життя.

Як уже писав Фокус, астрономи, які вивчають реліктове випромінювання, виявили дивне явище. Для пояснення цього явища може знадобитися нова фізика.

Також Фокус писав про те, що вчені занепокоєні тим, що зростаюча кількість запусків супутників у космос і їхня утилізація в атмосфері можуть назавжди змінити клімат на нашій планеті.