Định tuổi bằng cacbon phóng xạ là gì?
Phương pháp định tuổi bằng cacbon phóng xạ (Cacbon-14) giúp ước tính tuổi của vật chất từng có sự sống bằng cách đo lượng Cacbon-14 phóng xạ đã phân rã. Khi còn sống, sinh vật liên tục trao đổi cacbon với môi trường nên duy trì một mức C-14 gần như không đổi. Khi sinh vật chết đi, quá trình hấp thụ ngừng lại và lượng C-14 bắt đầu phân rã theo một tốc độ đã biết. Bằng cách so sánh lượng C-14 còn lại hiện nay với lượng ban đầu, ta có thể tính được sinh vật đã chết cách đây bao lâu.
Cách sử dụng máy tính
Bạn hãy nhập phần trăm Cacbon-14 còn lại trong mẫu vật (so với mẫu tham chiếu của sinh vật sống, được coi là 100%). Chu kỳ bán rã mặc định là 5730 năm (giá trị Cambridge); bạn có thể đổi sang 5568 năm (chu kỳ bán rã Libby quy ước) nếu dữ liệu tham chiếu của bạn dùng giá trị này. Máy tính sẽ trả về tuổi ước tính tính bằng số năm tính đến thời điểm đo.
Giải thích công thức
Cacbon-14 phân rã theo hàm số mũ: $$N = N_0 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{t/t_{1/2}}.$$ Giải phương trình theo thời gian, ta được $$t = \frac{t_{1/2}}{\ln 2} \cdot \ln\!\left(\frac{N_0}{N}\right)$$, trong đó \(N_0\) là lượng ban đầu, \(N\) là lượng còn lại và \(t_{1/2}\) là chu kỳ bán rã. Vì ta làm việc với tỉ số \(N_0/N\) nên chỉ cần biết phần trăm còn lại: \(N_0/N = 100 / \text{phần trăm}\).
Ví dụ minh họa
Giả sử một hiện vật bằng gỗ còn lại 25% lượng Cacbon-14 ban đầu. Khi đó \(N_0/N = 4\), và $$t = \frac{5730}{0{,}6931} \times \ln(4) = 8266{,}6 \times 1{,}3863 \approx 11{.}460 \text{ năm}.$$ Điều này hoàn toàn hợp lý: 25% có nghĩa là đã trải qua hai chu kỳ bán rã (\(5730 \times 2 = 11{.}460\) năm).
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng chu kỳ bán rã nào? Giá trị chính xác về mặt vật lý là 5730 năm. Tuy nhiên, nhiều kết quả "tuổi cacbon phóng xạ" được công bố lại dùng chu kỳ bán rã Libby quy ước là 5568 năm để giữ tính nhất quán với các số liệu lịch sử.
Phương pháp C-14 định tuổi được tới bao xa? Trên thực tế là khoảng 50.000 năm; xa hơn nữa thì lượng C-14 còn lại quá ít để đo đạc đáng tin cậy.
Vì sao kết quả không hoàn toàn chính xác? Tuổi thực cần được hiệu chỉnh bằng các đường cong hiệu chuẩn, vì nồng độ C-14 trong khí quyển thay đổi theo thời gian. Công cụ này chỉ cho ra tuổi thô tính dựa trên quy luật phân rã.
