Физические основы радиоуглеродного метода 

Физические основы радиоуглеродного метода 

Атмосферу Земли пронизывают нейтроны, плотность потока которых меняется с высотой и геомагнитной широтой. Так, например, максимальное количество нейтронов находится на высоте примерно 12 км, а вблизи поверхности Земли плотность потока нейтронов уменьшается до нуля. На широте Парижа плотность этого потока (на равной высоте) в три раза больше его потока на широте Алжира (см. [65], стр. 138–139).

Отсюда можно сделать три вывода:

1) нейтроны возникают в стратосфере под действием космических лучей, т.е. представляют собой вторичные частицы космического излучения;

2) первичные космические лучи, порождающие нейтроны, являются потоком заряженных частиц;

3) возникшие нейтроны почти немедленно поглощаются газами воздуха, так что до поверхности Земли доходит их ничтожное количество.

Число нейтронов в минуту, возникающих в земной атмосфере, равно (см. [65] стр. 139) приблизительно 6x10²⁰ нейтронов/мин с ошибкой +/-25%.

Таким образом, каждую минуту на Земле возникает от 4,5х10²⁰ до 7,5х10²⁰ нейтронов. Эти нейтроны сталкиваются с атомами атмосферного азота и кислорода, вступая с ними в ядерную реакцию. «Сравнительно небольшое число нейтронов достигает поверхности Земли, и резонно предположить, что каждый нейтрон, рождаемый космическими лучами, создает атом радиоуглерода, следовательно, скорость образования нейтронов равна скорости образования радиоуглерода. Это составляет примерно 7,5 кг радиоуглерода в год» ([65], стр. 104).

Период полураспада радиоуглерода C¹⁴ равен примерно 5600 лет, так что 1% радиоуглерода распадается примерно за 80 лет.

Отсюда легко определить, что равновесное количество C¹⁴ на Земле составляет примерно 60 тонн (с ошибкой +/-25%, т.е. от 45 до 75 тонн). Это означает, что в современном образце один атом радиоуглерода приходится на 0,8х10¹² атомов обыкновенного углерода, откуда следует (см. [65], стр. 143), что в одном грамме природного углерода происходит в среднем 15 распадов в минуту.

Образовавшийся радиоуглерод перемешивается в атмосфере, поглощается океанами и усваивается организмами. Сфера распространения углерода называется обменным углеродным резервуаром. Он состоит (см. [63], стр. 30) из атмосферы, биосферы, поверхностных и глубинных океанических вод. Если принять содержание углерода в биосфере за 1, то атмосфера будет содержать 2 единицы, почва и поверхностные воды океана — по 3 единицы, а глубинные воды океана — 120 единиц. Таким образом, подавляющая масса углерода похоронена в глубине океана.

«Под радиоуглеродным возрастом подразумевается время, прошедшее с момента выхода объекта из обменного фонда до момента измерения C¹⁴ в образце» ([63], стр. 32).