炭素の同位体14Cについて

炭素の同位体である放射性元素(_^14)C（〖1.2×10〗^(-10)％）の生成過程についてと、なぜ(_^14)Cを利用することで例えば化石になった生物などの生きていた年代が分かるのかが分かりません。

No.3 回答者： sanori 回答日時： 2009/01/21 23:53

すみません。

式を訂正します。

【訂正前】
Ｃ－１４の数／Ｃ－１２の数　＝　１／２^（経過年数／５７００）

【訂正後】
地中の物体のＣ－１４の同位対比／地表の物体のＣ－１４の同位対比　＝　１／２^（経過年数／５７００）

No.2 回答者： sanori 回答日時： 2009/01/21 23:41

こんばんは。

物体が地中に埋まっておらず、地表にあるものについては、
宇宙線の効果で生まれるＣ－１４が、僅かながら供給され続けています。

Ｃ－１４が生まれるペースと、Ｃ－１４が減るペースは同じです。
（なぜならば、地球誕生から相当の年数が経過していて、平衡状態にあるからです。）
ですから、地表にある限り、Ｃ－１４の量の、Ｃ－１２の量に対する比は一定です。

しかし、
地中に埋まってしまうと、バランスが崩れます。
すなわち、Ｃ－１４が減るということだけ起こって、Ｃ－１４の供給は、ほぼゼロになります。
Ｃ－１４の半減期は、約５７００年です。

ですから、
地中にある物体のＣ－１４のＣ－１２に対する割合
を
地表にある物体のＣ－１４のＣ－１２に対する割合
で割った結果が１／２であれば、
地中にある物体は、地中に埋まってから約５７００年経過していることになります。
割り算の結果が１／４であれば、１万１０００年ぐらい経っていることになります。

式で書けば、

Ｃ－１４の数／Ｃ－１２の数　＝　１／２^（経過年数／５７００）

となります。


なお、
上記では便宜上、「Ｃ－１４の数」「Ｃ－１４の割合」と書きましたが、
Ｃ－１４の質量や原子数を計るわけではありません。
Ｃ－１４から出る放射線（ベータ線）を測定して、その結果からＣ－１４の原子数がわかりますから、
そうすることによって、相当の精度で調べることができるということです。


以上、ご参考になりましたら。

No.1 回答者： penguin029 回答日時： 2009/01/21 21:15

１　生成過程について

様々な経路が考えられますが、割合的に多いのは
「大気の上層でN14が宇宙線（中性子線）で改変されたもの」
と言われているようです。

２　年代測定について
C14に限らず放射性同位体は放射性壊変を起こします。
この速度は物質によって一定であることを利用して年代測定が可能になります。
例えば質問にある化石の場合は、生きているうちに環境（食物等）から炭素を取り入れます。
この時点では生物内の炭素に占めるC14の割合は最大になり、生物の死後は一定の割合で減少していきます。
C12を基準とすればC14がどの程度減ったかを計算で求めることができます。
C14の減少割合と上述の減少速度の式から死後の経過時間を算出します。

参考URL：http://ja.wikipedia.org/wiki/放射性炭素年代測定