Факультет

Студентам

Посетителям

В стенах лабораторий

Как-то студенты Гейдельбергского университета в ФРГ выполняли лабораторную работу — по содержанию радиоуглерода определяли возраст кустов, которые несколько лет назад были посажены вдоль шоссе, ведущего во Франкфурт — на-Майне.

Результат оказался ошеломляющим: побегам было… три тысячи лет! Провели опыт еще и еще раз, но результат не изменился. Так что же, метод неверен? Не торопитесь с выводами. Давайте сначала посмотрим, какие причины могут привести к искажению результатов.

Определение содержания радиоуглерода в образцах основано на том, что в процессе его распада испускаются электроны, которые можно зарегистрировать счетчиками ядерного излучения. Распад идет очень медленно. Чтобы зафиксировать гибель хотя бы одного атома в минуту, требу

ется более четырех миллиардов атомов радиоактивного углерода. Казалось бы, огромное количество! Но это не так. Если извлечь из какого-нибудь образца углерод, то в каждом его грамме будет содержаться (если мы взяли, конечно, образец, в котором еще поддерживается равновесие углерода-14) около шестидесяти шести миллиардов атомов радиоуглерода. Значит, как это показывает простая арифметика, каждый грамм углерода даст примерно 15 распадов в минуту.

Поместим исследуемое вещество в счетчик и по регистратору импульсов вычислим, сколько образцу лет. Однако электроны достаточно «вялы» и не могут преодолевать большие расстояния в плотной среде. Поэтому, если мы поместим в счетчик твердый образец — например, кусочек угля или дерева, — то сможем измерить только излучение атомов, расположенных в верхнем слое. Излучение же от внутренней части не достигнет его поверхности, а, следовательно, не будет измерено. Мы определим возраст угля неправильно. Поэтому обычно исследуемую древесину или уголь переводят в газообразное состояние — сжигают, получая хорошо нам известную двуокись углерода, или переводят в метан. Одним из этих газов и наполняют счетчик.

И все же, как бы тщательно газ ни был приготовлен, результат получится неправильным. Почему? Нам помешает фон от окружающих нас предметов, в которых, хотя и в незначительном количестве, содержатся радиоактивные элементы, такие, как уран, торий, калий и другие. Испускаемые ими частицы при попадании в счетчик тоже будут давать импульсы, неотличимые от радиоуглеродных.

Чтобы избавиться от этих помех, счетчик экранируют — помещают в железный «шкаф», у которого толщина стенок более тридцати сантиметров. Но ведь само железо тоже содержит радиоактивные микропримеси, излучение которых влияет на точность эксперимента. Поэтому на счетчик надевают еще и цилиндр со ртутью. Такое «одеяло» уже надежно закрывает счетчик от посторонних излучений. Если, например, незащищенный счетчик дает в минуту пятьсот импульсов вместо ожидаемых пятнадцати, то после экранировки — всего сто.

А почему не пятнадцать?

Дело в том, что экраны не спасают от достигающих поверхности Земли очень энергичных космических частиц. Они довольно легко проникают через огромные толщи вещества и могут исказить любой эксперимент.

Чтобы этого не произошло, ученые окружают основной счетчик с исследуемым образцом другими счетчиками, причем так надежно, что ни одна высокоэнергичная частица не может проскочить незамеченной. Эти внешние счетчики соединяют так, чтобы в тот момент, когда через один из них проскакивает незваная космическая гостья, основной счетчик отключался. На ничтожно малое время, около одной десятитысячной доли секунды. Этого вполне достаточно, чтобы счетчик с образцом не отозвался на посторонний сигнал.

Можно поступить и другим способом: использовать свойство энергичных частиц проходить насквозь — как говорится, «прошивать» — всю экспериментальную установку. Попав «на входе» в один из внешних счетчиков, они «на выходе» побывают и в противоположном. Радиоэлектронная аппаратура, регистрирующая импульсы, настраивается так, что совпадающие импульсы она не считывает. Этим способом удается избавиться от фона.

Ну вот, теперь мы учли, пожалуй, все. Можно приступать к определению возраста археологических находок. Но, оказывается, метод не всесилен. Очень далеко в глубь веков с ним забраться нельзя. Считается, что надежно определить возраст предметов можно на пятьдесят тысяч лет назад. И это понятно. Ведь со временем в веществе остается все меньше и меньше радиоактивных атомов, нам все труднее и труднее измерять излучение. Например, через пятьдесят семь тысяч лет его останется лишь сотая доля процента. Поэтому и считается, что уверенная датировка производится лишь на такое время. Однако это не так уж мало. Сюда укладываются три ледниковых периода, которые, конечно, оказывали значительное влияние на жизнь Земли.

С меньшей точностью можно определить возраст археологических находок, пролежавших в земле семьдесят — сто тысяч лет.

А вот теперь мы можем вернуться к тому конфузному случаю, который произошел с гейдельбергскими студентами. Виновниками ошибки здесь оказались… автомобили.

Молодые растения, высаженные на обочине дороги, получали углерод из воздуха, загрязненного выхлопными газами. А бензин, на котором работают моторы машин, был добыт из нефти, образовавшейся миллионы лет назад и поэтому почти не содержащей углерод-14. Растения, питаясь выхлопными газами машин, получали меньше радиоуглерода, чем те, которые росли вдали от автомобильных магистралей. Вот и получился «тысячелетний» кустарник.

Теперь становится понятным, почему об орегонских сандалиях было сказано: «к счастью, их не покрыли шеллаком». Дело в том, что шеллак — это натуральная смола, выделяемая молодыми побегами некоторых растений. А раз так, то в нем есть свежий радиоуглерод. И его «шум» заглушил бы слабый голос древнего изотопа, содержащегося в доисторической обуви, и спутал бы все результаты. Могло оказаться, что это чуть ли не современные изделия. Только случайная нехватка лака позволила установить время изготовления этих древних предметов.

Могут в определение возраста вмешиваться и другие причины.

Примерно с 1870 года начинается широкое применение различных механизмов, работающих за счет сгорания ископаемых материалов — угля и нефти. При этом в атмосферу поступает углекислый газ. Следовательно, удельная доля радиоактивного углерода снижается. К 1954 году это снижение составляло в нашем полушарии около трех процентов от первоначального «эталонного» значения. Правда, с этого же времени ядерные взрывы привели к обратному явлению, и возникновение радиоуглерода превысило его «разбавление» за счет сгорания топлива. Некоторые ученые полагают, и не без основания, что уже в 1970 году отклонения достигали одного процента. Но это не так уж важно для современной истории, так как во второй половине нашего века вряд ли необходима датировка по радиоуглероду, ведь все более или менее важные события были записаны, и не природой при помощи углерода-14, а самими участниками событий.

И все же иногда приходится уточнять тот или иной факт истории, то или иное событие, а то и просто раскрывать фальсификацию с помощью радиоуглерода.

В наше время неуверенность в завтрашнем дне все больше беспокоит капиталистический мир. Буржуазия с тоской обращает взоры к дням своего расцвета. То, что недавно вызывало усмешку — добротность и старомодность вещей эпохи царствования королевы Виктории, — сейчас опять входит в моду. Еще лет двадцать назад картины викторианской поры стоили не очень дорого, а вот сейчас цена на них значительно поднялась. Это породило массу подделок. Но как их выявить?

Американские ученые предложили использовать радиоуглеродный метод. После начала ядерных испытаний содержание углерода-14 в льняном масле, которым пользуются современные художники, возросло. А раз так, то стало возможным методом Либби определять, когда написана та или иная картина — до или после 1950 года.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: