Radyoaktiflik

#1 24.01.08, 02:10

Radyoaktiflik

Tarihin en büyük raslantısal (tesadüfi) keşiflerinden biri, 1896 yılında yapıldı: H.Becqerel, uranyum tuzu kristallerinin ışın yayınladığını tesadüfen gördü. işığa karşı korunmuş olmasına karşın, fotoğraf plağını, bu maddeden yayılan ışımanın kararttığını gördü.

Kontrollü olarak pek çok gözlem yaptı. Kristalden, hiçbir uyarı almaksızın ışın yayınlandığını ve bunun yeni tip bir ışıma olduğunu saptadı. Uranyumun kendiliğinden radyasyon yayınlama olayı, kısa bir zaman sonra radyoaktiflik olarak adlandırıldı. Diğer araştırıcılar da bazı maddelerin radyoaktif olduklarını gösterdiler. Bu tür çalışmalar içinde en anlamlı araştırma Pierre ve Marie Curie tarafından yapılmıştır.

Radyoaktif bir cevher (filiz) olan Pitchblend'in tonlarcası, uzun yıllar süren dikkatli ve yorucu kimyasal arıtma işlemlerine tabi tutuldu. Sonuçta, her ikisi de radyoaktif olan ve daha önce bilinmeyen iki yeni elementin varlığı, Curie'ler tarafından rapor edildi. Bu elementler, polonyum ve radyum olarak adlandırıldı. Rutherford'un saçılması ile ilgili ünlü çalışması dahil, sonraki tüm deneyler radyoaktifliğin, kararsız atom çekirdeklerinin bozunması sonucu oluştuğunu gösterdi.

Bir elementin kendiliğinden, hiçbir dış etkiye bağlı olmaksızın başka bir elemente dönüşmesidir radyoaktiflik. Uranyumun tüm izotopları radyoaktiftir. Alfa ve beta parçacıkları yayarak kurşun izotoplarına dönüşürler. Bu özellik, sıcaklığa, basınca, katalizöre ve başka çevre koşullarına bağlı değildir.

Her radyoaktif maddenin, bir yarı ömrü ya da yarılanma süresi vardır. Örneğin uranyum-238'in kurşun-206'ya dönüşmesinin yarı ömrü 4.5 milyar yıldır. Yani şu anda elinizde 1 gram uranyum varsa, bu 4.5 milyar yıl önce 2 gramdı. Kayaların içindeki uranyum-238 ve kurşun-206 oranlarından yararlanılarak o kayaların yaşları belirtilebilir. Bu yolla Dünya'daki en eski kayanın yaşınının 3.5-4 milyar yıl olduğu saptanmıştır.

Alınan bu sonuçlar, son zamanlarda geliştirilen rupidyum-87'nin radyoaktif bozunmasında (yarı ömrü 52 milyar yıl) ve feldispat, mika içinde bulunan potasyum-40'ın (yarı ömrü 1.3 milyar yıl) yarılanma sürelerinin saptanmasıyla bir kere daha kesin olarak kanıtlanmıştır.

Canlı vücutta kararlı potasyum-39'un yanısıra, kararsız olan potasyum-40 da bulunur. Potasyum-40 beta yayıcıdır. Yani çekirdekteki nötronlardan birisi beta (elektron) yayarak protona dönüşür.

Biyolojide en çok kullanılan izotop, karbon-14 izotopudur. Bu izotopun yarıömrü 5730 yıldır. Bu izotopla yaklaşık 50 bin yol öncesininin kalıntılarının yaşını ölçebilmekteyiz. Karbon-14, daha eski zamanlar için uygun değildir. Çünkü büyük bir kısmı o sürelerde harcanmış olacak ve bu nedenle de saptanması güçleşecektir.

Karbon-14 beta yayıcıdır. Beta yayan her karbon atomu azot atomuna dönüşür. Organizmadaki karbon, havadan karbondioksit alınmasıyla yapıya girer. Yaşayan organizmalarda karbon-12'nin karbon-14'e oranı atmosferdekiyle aynıdır. Canlı ölünce artık atmosferden karbon alamaz olur. Vücutaki karbon-14, zamanla azota dönüşür ve giderek azalmaya başlar. Diyelim ki bir mağarada bulunan bir insan kemiğinde karbon-14/azot-14 oranı 1/4 ise bu insanın yaşı 11.200 yıldır.

Sedat Sencan · #2 04.02.08, 10:43

Willard Frank Libby,1908 yılında Colorado’da doğmuş,radyoaktif karbonla,yani karbon 14 ile tarihleme yöntemini geliştirerek 1960 Nobel Kimya Ödül’ü kazanmış olan bilim adamıdır.1933-1945 yılları arasında California Üniversitesi’nde fiziksel kimya dersleri verirken Manhattan Projesi’nde görev alarak atom bombasının yapımında en önemli aşama olan uranyum izotoplarının ayrılması yöntemini geliştirmiştir.1945 yılında Chicago Üniversitesi’ndeki Nükleer Araştırma Enstitüsü’nde çalışmaya başladı ve bu görevini 1959 yılına kadar sürdürdü.1980 yılında ölen Libby,1946 yılında hidrojenin en ağır izotopu olan trityumun, kozmik ışınların yardımıyla üretilebileceğini göstermişti.
Libby,1947 yılında radyokarbonla tarihlendirme yöntemini geliştirmiş,kemiklerin ve diğer organik kalıntıların yaşını kesinlikle saptama fırsatını ilgili bilim adamlarına sunmuştu.
*
Karbon 14 ile tarihlendirme yöntemi daha önce hiç uygulanmamıştı.O günlere kadar Mısır Medeniyeti’nin MÖ.3000 yıllarına denk gelen Birinci Hanedanlık döneminden daha eski olan kalıntılara güvenilir şekilde tarih verilemiyordu.Bu durumda son buz katmanlarının ne zaman çekildiğini bilmek olanaksızdı. Aynı şekilde Fransa’da bulunan Lascaux magaralarının duvarlarına çizilen resimlerin hangi tarihte yer aldığını kimse tam olarak söyleyemiyordu. Libby’in kuramı,tüm canlıların içlerinde karbon 14 izotopu taşıdıkları temelinden yola çıkıyordu.Canlılar öldüklerinde bu izotop,ölçülebilir hızla bozunmaya başlar.
Karbon 14’ün yarı ömrü yaklaşık 5.600 yıldır.
*
Yarı ömür,herhangi bir örneğin yarısının yok olması için gereken süredir.Bir yarı ömür içinde hangi yüzde 50’nin öleceği ve hangi yüzde 50’nin yaşayacağı konusunda atomların nasıl bir yol izlediği, istatistiksel bir olgudur.Yarı ömür,temel maddeler için geçerli olan,istatistiksel bir veri tablosudur.Yarı ömrü 30 saniye olan bir madde birimindeki her atom,tam tamına 30,60 ya da 90 saniye için var olacak anlamına gelmez.Yani,her atomun,kendisi için öngörülen bir düzenli süre için varlığını sürdüreceği demek değildir.Aslında her atom,30’un katlarıyla ilgisi olmayan ve tamamen rastgele uzunlukta ömürlüdür.2 saniye sonra ölebileceği gibi yüzlerce yıl sonra da ölebilir.Bilebileceğimiz tek husus,incelediğimiz örneğin tümü için geçerli olan yok olma hızının,her 30 saniyede bir,atomların yarısını yok edecek biçimde süreceğidir.Bu,ortalama bir hızdır.
*
Belli bir karbon örneğinin ne kadar bozunmuş olduğu hesaplanırsa,o örneği içeren cismin yaşı belirlenir.Ancak bu yöntem her zaman geçerli değildir.8 yarı ömür sonrasında geriye kalan,başlangıçtaki radyoaktif karbonun sadece 1/ 256’sı olur.Bu miktar,güvenilir bir ölçüm için çok azdır.Bu nedenle hemen hemen 40.000 yıldan yaşlı olmayan nesnelerde işe yarar.
Libby’nin oluşturduğu tarihleme yöntemi yaygınlaşmaya başlamıştı ki bazı kusurlar taşıdığı anlaşıldı.Her şeyden önce formülün temel elemanlarından biri olan bozunma sabiti,normalin yüzde 3 kadar altındaydı.Ancak bu yanlışlık bilim dünyasına duyuruluncaya kadar dünyanın her tarafında binlerce ölçüm yapılmış bulunuyordu.Bu ölçümlerin her birinin teker teker düzeltilmesi belki daha da karmaşıklığa neden olabilirdi.Bu nedenle yanlış olan bozunma sabiti düzeltilmeden bırakıldı.Dolayısıyla bugün için radyokarbonla tarihlendirme yöntemiyle belirlenmiş olan her nesnenin yaşı,yüzde 3 oranında düşük bir rakamdır.
Kısa bir süre sonra bir sorun daha farkedildi. Karbon 14 örneklerine başka kaynaklardan,örnekle beraber fark edilmeden katılan maddelerin de etkili olduğu anlaşıldı.En sık rastlanan hata,örnekle beraber toplanan minik bir parça ottan bulaşan karbondu.Yaşları 20.000 yıldan fazla olmayan örnekler için bu olay pek önemli değildi.Ama daha yaşlı örnekler için ciddi sorundur.Çünkü bu yaşlı örneklerde,artakalan çok az sayıda atomun sayımı yapılmaktadır. Genç örneklerde bu durum bin lira parayı sayarken bir liralık hata gibidir.Yaşlı örneklerde ise,iki lirayı sayarken,hatalı sayılan bir liranın önemi kadardır.
*
Diğer taraftan, Libby’nin oluşturduğu tarihleme yöntemi,karbon 14’ün atmosferde bulunan miktarının ve canlılar tarafından emilme hızının tarih boyunca aynı kaldığı varsayımına dayanıyordu.Oysa atmosferik karbon 14 miktarı,Yerküre manyetizmasının kozmik ışınları saptırmadaki başarı ya da başarısızlığına bağlı olarak değişkenlik gösterir.Bu başarı ya da başarısızlık zaman içinde değişkendir.Şu halde bazı karbon 14 tarihlendirmeleri daha da kuşkuludur.İnsanoğlunun Amerika kıtasına ilk ayak basışlarına yakın zamanlar en kuşkulu tarihler arasındadır.
Bir diğer gelişme ile birlikte tarihlendirme sonuçları, akla gelmeyen dış faktörler nedeniyle iyice gözden düştü.Özellikle kemikleri teste tabi tutulan canlıların beslenme alışkanlıkları test sonuçlarını etkiliyordu.Frenginin Yenidünya’dan mı yoksa Eskidünya’dan mı ortaya çıktığı konusundaki tartışma son darbeyi vurdu.İngiltere’nin kuzeyinde çalışan arkeologlar,bir manastır mezarlığında yatan keşişlerin frengili olduklarını bulguladılar.İlk başlarda bu keşişlerin hastalığa Amerika’nın keşfinden önce yakalandıkları sonucuna varılmıştı.Ama bir süre sonra yapılan araştırmalarla çok fazla balık yedikleri anlaşıldı.Balık ağırlıklı beslenme,kemiklerin, olduğundan fazla yaşlı görünmesine sebep olabilirdi.Gerçi keşişler gerçekten frengili idiler,ama bu hastalığa nasıl ve ne zaman yakalanmışlardı?

Seçenekler
Yazdırılabilir şekli göster Sayfayı E-Mail olarak gönder
Stil
Normal Hybrid-Şeklinde gösterime geç Ağaç şeklinde gösterime geç

Bunlara Baktınız mı?