Karbon-14 yaş tayini nasıl yapılıyor?

Karbon atomlarının yüzde 99,8’inin çekirdeğinde 6 proton ve 6 nötron varken yüzde 1,09’unda 6 proton ve 7 nötron bulunur. Birinci gruptaki karbon atomlarında, proton ve nötronların toplamı 12 olduğu için bu atomlara karbon-12 denilir. İkinci grup karbonda, proton ve nötronların toplamı 13 olduğu için bu atomlar karbon-13’tür. Yaş tayinine adını veren karbon-14 atomlarının miktarı çok düşüktür, yaklaşık bir trilyon karbon atomundan bir tanesi karbon-14’tür. Karbon-14, atmosfere giren güneş ışınlarının azot atomlarına çarpıp onları karbon-14’e çevirmesiyle oluşur. Ardından, karbon-14 atomları oksijen atomlarıyla reaksiyona girip karbondioksit oluşturur. Karbon-14 atomları, radyoaktiftir ve her 5730 yılda aktivitesi yarıya düşer, yani karbon-14’ün yarı ömrü 5730 yıldır. Yaş tayini yaparken karbon-14’ün zamanla azalmasından yararlanılır.

Hesaplama nasıl yapılıyor?

Atmosferdeki karbondioksit; tüm bitki ve ağaçlar tarafından atmosferden alınıp selüloz, nişasta veya şeker gibi organik maddelere dönüştürülür. Bu bitkilerin ve onlarla beslenen canlıların vücuduna da karbon-12 ve karbon-14 karışımı girmiş olur. Böylece; dünyadaki tüm canlıların bünyesindeki karbon-14’ün karbon-12’ye oranı, yaşadıkları süre boyunca atmosferdeki ile aynı kalır. Atmosferdeki karbon-14’ün karbon 12’ye oranı ise binlerce yıldır sabittir. Çünkü karbon-14 zamanla bozunarak azalırken atmosfere giren güneş ışınları da aynı hızda karbon-14 üretir. Canlılar ölünce, karbon-14’ün bünyelerine girişi durur.

Ölümden itibaren insan veya hayvan kalıntısı ile ahşap veya tekstil gibi organik maddelerdeki karbon-14 azalırken karbon-12 miktarı sabit kalır. Bir arkeolojik objede, karbon-14 oranı ne kadar az ise obje o oranda yaşlıdır.

Karbon-14 yaş tayiniyle, en fazla 50 bin yıllık organik temelli objelerin yaşı belirlenebilir. Yaşı belirlenecek olan kalıntılardan alınan örneklerdeki karbon-14 oranı üç farklı teknikle ölçülebilir. Gaz orantılı ölçüm için örnek önce karbondioksite çevrilir ve ardından saçtığı beta tanecikleri sayılarak karbon-14 miktarı bulunur. İkinci yöntem olan sıvı sintilasyon sayımı için örnekteki karbon atomlarıyla benzen adlı sıvı madde sentezlenir. Çözeltiye sintilatör eklenir ve sıvı sintilasyon sayacı ile sayım yapılarak karbon-14 miktarı bulunur.

Üçüncü teknikte, Hızlandırılmış Kütle Spektroskopi cihazıyla karbon-14 miktarı ölçülür. Bu teknik, diğerlerinden daha yenidir ve en gelişmiş sistemdir. Yaşı tayin edilecek olan örnekteki karbon-14 miktarı bulunduktan sonra, günümüzdeki standart karbon-14’ün miktarı ve karbon-14’ün yarı ömrü de bilindiği için örneğin yaşı hesaplanır. Karbon-14 yaş tayini tekniğini 1949’da ABD’de Profesör W. Libby buldu. Libby, bu nedenle 1955’te Time Dergisi’ne kapak oldu ve 1960 yılı Kimya Nobel Ödülü’nü kazandı.