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日本史が好きになる?歴史ブログ

このブログを見て、少しでも歴史を好きになるお手伝いができれば良いと思います。

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炭素14年代測定法ってなに??


化学の話になるが、原子には同位体と言うものが存在する。
同位体とは『同じ原子番号を持つ元素の原子において、原子核中性子(つまりその原子の質量数)が異なる核種の関係、あるいは核種』の事をいう(wikipediaより)。

 

中学校や高校で習ったはずだが、月日が経つのは早いものですっかり忘れている。
説明文だけじゃ直ぐにピンと来ない。そんなわけで原子や中性子、陽子の復習も兼ねながら、炭素14年代測定法を調べよう。

 

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原子とは?

元素の最小単位。物質を分けた時に、これ以上分けられないってとこまで小さい粒のことをいう。

 

その原子はプラスの電荷をもつ陽子と電荷を持たない中性子を合わせた原子核、さらにプラスの電荷に引き寄せられたマイナスの電荷をもつ電子で成り立っている。
ちなみに、陽子の数と電子の数は常に等しい。

 

f:id:miumaga:20140513053435p:plain

この図はヘリウム原子の模式図だが、オレンジと黄色の円がそれぞれ陽子と中性子、黄緑が電子であることを表している。

 

基本的にはオレンジと黄色がそれぞれ6つずつ集まっているのが炭素。

 

 

参考画像:wikipediaより「原子核

  

 

炭素について


炭素は原子番号が6の元素で、6つの陽子と6つの中性子で構成されているのが基準。ところが時々、中性子の数が違っている場合がある。

 

炭素を構成している中性子が7つの時には炭素13(C13)、8つの時は炭素14(C14)と言われ、炭素の「同位体」として自然界に存在している。この13、とか14っていうのは質量数(重さ)のこと。


その同位体の中には構造が不安定で時間と共に放射性崩壊(α線β線γ線という放射線を出すことで安定的な原子核に変化すること)を起こす放射性同位体と呼ばれるものがある。炭素14はその一つ。炭素の同位体としては天然で見られる唯一のもの。半減期放射性同位体としては長寿命の5730年。


この炭素14は、空気中に一番多く存在する窒素が成層圏で宇宙空間にある高エネルギーを持つ宇宙線原子核素粒子などの粒子で構成)に反応して常時新たに再生され、地上に降りてくることで存在している。なお、自然界の炭素の割合はC12(存在比98.93%)、C13(存在比1.07%)、C14(微量)で自然界では一定を保っている。1万年前に作られた炭素14も当然存在する。

 

 

炭素14年代測定法について


新たに補充される心配のない遺物の炭素14の数を元に時間の経過を推定する方法。

直接炭素14の粒子数を数える方法を、加速器質量分析法(AMS法)と呼び、短時間で調査が可能。採取量が少なくても測定できるが高価。

 

一方、炭素14が放射性崩壊を起こす時に出るβ線の放出量割合を元に年代を推定する方法をβ線計数法と呼ぶ。が、長い測定時間が必要。ただし価格は安価でサンプル量が多い場合に選ぶことが多い。

 


縄文時代の年代を調べる際には炭素14年代測定法と表示せず、AMS法と書かれている場合も見られる。他に過去の年代を調べる方法としては年輪年代法が知られている。

 

 

 


<参考URL>
楽しい高校化学「1-4原子の構造」
http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter1/lecture4/lect1041.html


東京大学宇宙線研究所「宇宙線とは」
http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/about/cosmicray.html


株式会社加速器分析研究所「放射性炭素年代測定」
http://www.iaa-ams.co.jp/bsnss.html