Semivida i datació

La radioactividad és un fenomen físic pel qual algunes substàncies o
elements químics poden emetre radiacions. D’aquests elements es diu que
són radioactius.

[@more@]

A part de la naturalesa de les radiacions, la pregunta és: durant quant temps estan emetent? i, com es va descobrir tot això?

Estem allà per l’any 1900. Ernest Rutherford i Frederick Soddy (premis Nobel de química en 1908 i 1921 respectivament) estaven treballant amb tori radioactiu. Del tori van separar una substància que semblava que es portava tota la radioactivitat. A aquesta substància element la llamaron tori X. Però va succeir una cosa sorprenent. Al cap del temps el tori que havia quedat sense radioactivitat tornava a tenir-la i aquest descobriment desembocaria en la major aportació a la radioactivitat de la història després del descobriment de la mateixa.

El que estava succeint és que els elements radioactius, a l’emetre les seves partícules alfa (nuclis d’heli) o beta (electrons), s’estaven escindint ells mateixos en una sèrie d’elements completament nous que podien tornar a ser de nou radioactius. Cadascun dels elements intermedis es deteriorava a un ritme determinat de manera que la meitat de qualsevol quantitat inicial havia desaparegut al cap d’un temps al qual van dir "semivida" (no confondre amb vida mitjana, encara que es relacionin fàcilment i la RAE no encerti). Per exemple, si avui tens 1000 àtoms d’alguna cosa, en una semivida tindràs 500, en dues 250, en tres 125, etc.

I això és estadístic. No podem afirmar res d’un àtom en particular però sí podem saber què passarà a la col·lectivitat. Estadística pura i dura. Us poso alguns exemples.

L’isòtop més estable del ràdio (Ra-226) té una semivida de 1602 anys. El radi que tinguéssiu a la mà (millor que no) s’hauria reduït a la meitat en 1602 anys. Els tres quaderns que es conserven de Marie Curie, que tenen al voltant de 100 anys, són tan radioactius en l’actualitat que es guarden en recintes de plom i si volen manipular-se es fa sota estrictes normes de seguretat.

Quan Pierre Curie donava conferències a persones alienes a la matèria sempre portava a sobre una mica de material per fer demostracions. Un dia li va caure una petita quantitat. 50 anys més tard encara podien detectar-se els seus efectes en alguna part del recinte i va haver d’anar un grup de científics a descontaminar-lo.

Conèixer el concepte semivida té una gran utilitat ja que la radioactivitat no depèn de condicions ambientals externes com pressió, temperatura, humitat, etc., i per això ens va bé per datar successos.

Per exemple, el Carboni 14 (6 protons i 8 neutrons) té una semivida de 5730 anys. El C-14 es genera contínuament per acció dels neutrons dels raigos còsmics i la seva concentració es manté estable. Gairebé tot el carboni que posseeixen les plantes i els animals és el 12 (6 protons i 6 neutrons) i una ínfima part és de C-14. Els éssers vius intercanviem carboni contínuament (respirant, per exemple) i les nostres concentracions de C-14 respecte les del carboni total també es mantenen constants.

Al morir deixa d’intercanviar-se carboni i l’existent se’n va degradant. Comparant els nivells de C-14 amb els de carboni total podem estimar la data de la mort. Amb aquesta tècnica i aquest element es poden datar temps de fins a 40.000 anys aproximadament. A partir d’aquí la proporció de C-14 és tan petita que han de buscar-se altres mètodes. Aquesta tècnica cal agraïr-li a Willard Frank Libby, premi Nobel de química en 1960.

Durant els últims anys l’home ha produït C-14 a un ritme considerablement més gran que el resultant del procés natural (el dels raigos còsmics). En els organismes vivents s’ha elevat el contingut de C-14, fins al 10% per damunt del normal, aquesta situació pot confondre als futurs arqueòlegs. Si llegeixen aquesta història ho tindran en compte.

Alguna cosa semblant succeeix amb l’isòtop més longeu del Neptuni que té una vida mitjana de 2 milions d’anys i per això no existeix de manera natural a la Terra. Però després de les explosions nuclears fetes pels humans es va tornar a generar aquest isòtop del Neptuni i per això hi ha més quantitat del mateix que l’esperada a priori.

El triti o Hidrogen-3 (un protó i dos neutrons) té una semivida de 12,3 anys i gràcies als mateixos raonaments que el C-14 s’utilitza per datar vins vells. Els temps raonables amb aquesta semivida són de fins a 100 anys. També poden datar-se obres d’art amb la mateixa tècnica però mirant el plom-210 amb 20 anys de semivida. L’esmentat plom es troba en el albayalde que acompanya a la pintura.

El potassi-40 té una semivida de 1.300 milions d’anys i amb això podem datar roques de l’escorça terrestre. El Reni-187 la té de 43.000 milions d’anys i s’utilitza per datar … l’edat de l’Univers!. Per això (i per altres raons) hi ha tanta expectació amb cometes i meteorits.

Doncs bé, del concepte semivida i de la radioactivitat natural es van adonar els inigualables Rutherford i Soddy. Aquest últim ens relatava el moment:

"Em vaig sentir embargat per alguna cosa més grandiosa encara que l’alegria, no sé com dir-ho, era un espècie d’exaltació barrejada amb cert sentiment d’orgull al pensar que jo havia estat escollit entre tots els químics de tots els temps per descobrir la transmutació natural".

– Rutherford, això és la transmutació, el tori s’està desintegrant!
– Per l’amor de Déu, Soddy! – va cridar Rutherford – no diguis transmutació! Ens arrencaran la pell dient-nos alquimistes, ja saps com són!

Però Soddy, sense que l’importés res que poguessin prendre-li per un científic heretge, es va posar a recórrer tot el laboratori a pas de vals al temps que bramava:

"Endavant, so-o-ldats de Crist …" ("Onwards, Christian Soldiers", que per cert té molta relació amb Galileo, que ja explicaré en una altra història).

Els científics que estaven per allà i ho van sentir van afirmar que la cançó es podia reconèixer per la lletra però no per la melodia.

Font:
http://historias-de-la-ciencia.bloc.cat/post/1052/53565

Quant a omalaled

Me llamo Fernando y soy un apasionado de la ciencia y admirador de los científicos y ténicos de todas las épocas. Espero disfrutéis sabiendo un poquito más de ellos.
Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

2 respostes a Semivida i datació

  1. cram1010 diu:

    off-topic

    Hola! Et volia pregunat una cosa. Ho sento, com que no tens cap adreça de correu electrònic on contactar t’ho escric als comentaris.
    També tinc un bloc, enquestador.blocat.com, i com tu m’agradaria tenir-lo també en català i castellà. El tinc de moment en català, i també com tu m’agradaria posar el mateix en castellà sota un altre domini. M’agradira saber si ho tradueixes manualment o fas servir algún programa i després ho repasses. És que si és manual no ho faré pq és massa feina, però si és amb algún programa millor. I si ho fas amb algún programa, només és de traducció o també et fa el bloc en castellà directament.

    Moltes gràcies!

    p.s.: si ho vols em pots contestar a cram1010 (ARROBA) gmail.com

    Salut!

  2. omalaled diu:

    Ok, ho faig en privat …

Els comentaris estan tancats.