РадиоИЗОТОПНЫЙ анализ

[Serg53]

При изучении темы "Происхождение человека" у меня сложилось
впечатление, что участники имеют некоторые пробелы в знании
физико-химических свойств изотопов. Приведу некоторые выдержки
из учебного пособия "Общая химия" <автор Н.Л. Глинка> под
редакцией канд. хим. наук Рабиновича, Издание двадцать седьмое
стереотипное (! Заметьте - хорошо проверенное временем ).

 Согласно современным представлениям, атомные ядра состоят
из протонов и нейтронов. Сумма числа протонов и числа нейтронов,
содержащихся в ядре атома, называется массовым числом атома.
Протоны это положительно заряженные частицы, поэтому число
протонов равно заряду ядра, который в свою очередь равен
порядковому номеру элемента.

 Не всякое сочетание протонов с нейтронами устойчиво. Ядра
атомов более лёгких элементов устойчивы, когда число нейтронов
примерно равно числу протонов. По мере увеличения заряда ядра
относительное число нейтронов, необходимых для устойчивости,
растёт, достигая в последних рядах периодической системы
значительного перевеса над числом протонов. Так у висмута
(ат. масса 209) на 83 протона приходится уже 126 нейтронов;
ядра более тяжелых элементов вообще неустойчивы.

 Ядра всех атомов ДАННОГО элемента имеют одинаковый заряд, то
есть содержат одинаковое число протонов. Но число нейтронов
в ядрах этих атомов может быть различным. Атомы, обладающие
одинаковым зарядом ядра, но разным числом нейтронов, называют
изотопами ( от греческих слов "изос" - одинаковый и "топос" -
место ). Самый лёгкий элемент - водород имеет три изотопа:
протий (его ядро состоит из одного протона); дейтерий (его
ядро состоит из одного протона и одного нейтрона); тритий
(его ядро состоит из одного протона и двух нейтронов). Ядро
атома трития неустойчиво и подвержено явлению радиоактивного
распада. Период полураспада трития 12,3 года.

 Радиоактивные изотопы могут быть у любых элементов, если число
нейтронов в их ядрах превышает устойчивое количество. Например,
радиоактивными являются изотопы углерод-14 (период полураспада
5760 лет), калий-40 (период полураспада 1,31 миллиарда лет),
технеций-99 (период полураспада 212 тысяч лет).

 Ядра тяжелых элементов с атомной массой более 209 всегда
неустойчивы и конечным продуктом их распада является устойчивый
изотоп свинец-206. Так, период полураспада урана-238 составляет
4,51 миллиарда лет, урана-235 - 713 миллионов лет, урана-233 -
162 тысячи лет, нептуния-237 - 2,25 миллиона лет, плутония-239
- 24 тысячи лет.

 Накопление свинца в результате распада содержащихся в минералах
радиоактивных элементов позволяет определить возраст соответствующих
горных пород. Зная скорость распада урана-238, тория-232 и урана-235
и определив их содержание, а также содержание и изотопный состав
свинца в минерале, можно вычислить возраст минерала.
Это СВИНЦОВЫЙ МЕТОД определения возраста.

 Для минералов с плотной кристаллической упаковкой, хорошо
сохраняющей содержащиеся в кристаллах газы, возраст радиоактивного
минерала можно установить по количеству гелия, накопившегося в нём
в результате радиоактивных превращений. Это ГЕЛИЕВЫЙ МЕТОД.

 Для определения возраста сравнительно молодых образований
(до 70 тысяч лет) применяется РАДИОУГЛЕРОДНЫЙ МЕТОД. Изотоп
углерод-14 образуется в атмосфере под действием космического
излучения и усваивается организмами, после гибели которых его
содержание убывает по закону радиоактивного распада. Возраст
органических остатков (ископаемые организмы, торф, осадочные
карбонатные породы) может быть определён путём сравнения
радиоактивности содержащегося в них углерода с
радиоактивностью углерода атмосферы.

 Если я что-то неточно или неполно пересказал, то прошу
меня поправить или дополнить начатую мной тему. Спасибо.

[Grinia]

Вы сомневаетесь в возрасте углерода, что в сланцах формации Исуа?

[Марина]

...может быть определён путём сравнения
радиоактивности содержащегося в них углерода с
радиоактивностью углерода атмосферы.

Осталось только выяснить какова была радиоактивность атмосферы на момент гибели животного.

[I.A.R.]

Осталось только выяснить какова была радиоактивность атмосферы на момент гибели животного.

Поскольку углерод-14 постоянно образуется в атмосфере, то его концентрация остаеться некоей почти постоянной величиной.

[Марина]

Изотоп углерод-14 образуется в атмосфере под действием космического
излучения...

Не очень понятно какое именно излучение.
Интенсивность космического излучения может меняться во времени.

[ALexpert]

Боюсь вызвать на себя волну критики, но почему в физике принято считать, что период полураспада это некая абсолютно постоянная величина? Ученые ядерщики имеют дело с радиоактивными элементами чуть более 100 лет. Возможно, за столько небольшой промежуток времени периоды полураспада элементов действительно оставались практически неизменными, точнее говоря эти изменения не превышали погрешности измерения. Откуда такая уверенность, что и тысячи лет назад эти величины были точно такими же? В конце концов, вполне возможно, что период полураспада радиокативного вещества зависит от каких-нибудь параметров, будь то концентрация самого вещества, или какие-либо внешние воздействия на него.

К примеру, период полураспада плутония-239 составляет 24 тысячи лет, но мы то знаем, что в плутониевой бомбе он распадается за считанные мгновения. Конечно, это грубый пример, но все же.

[Stepa]

Распады ядер (самые основные) - альфа и бета.
Что твкое альфа? Это чистый квантовомеханический эффект туннелирования через потенциал ядра. Т.е. изменение периода полураспада должно быть связано  с изменением ядерных потенциалов.
Что такое бета? Превращение нейтрона в протон или протона в нейтрон с участием (анти)нейтрино и электрона(позитрона). Изменение периода полураспада должно быть связано  с изменением константы Ферми.

Какие процессы еще управляются этими константами? Свет звезд. Как известно, ядерные силы склеивают ядра в термоядерной реакции синтеза, но важной составляющей синтеза является и бета-распад. Он позволяет метастабильным ядрам распадаться и цикл преодолевает некоторые "ямы"  - некоторых ядер, стабильных для синтеза, не существует.
Можно не очень сильно "покрутить ручки" и звезды перестанут светить вообще или будут светить совсем по-другому,

Экспериментально неизменность констант была подтверждена исследованиями так называемого Естественного Реактора в Габоне. Когда природное содержание U-235 было достаточно для старта цепной реакции деления с обычной водой в качестве замедлителя (сейчас надо для этого уран обогащать).

[Alexey_Smirnov]

Боюсь вызвать на себя волну критики, но почему в физике принято считать, что период полураспада это некая абсолютно постоянная величина?

Вы боялись правильно Ибо опять сказали глупость. Стоит ли Вам объяснять почему плутоной в бомбе распадается за "считанные мгновения" и в природе - "за десятки тыс. лет"?

Господа! Перед нами - филиал Громова и ко. Что еще сказать? Учебники читать он не пойдет. Это уже известно точно.

[ALexpert]

Вы боялись правильно Ибо опять сказали глупость. Стоит ли Вам объяснять почему плутоной в бомбе распадается за "считанные мгновения" и в природе - "за десятки тыс. лет"?

А Вы господин, шибко умным себя считаете? Книжек много читали? На мембрану ходите? Извините, но я писал, что пример с бомбой достаточно грубый, ибо в данном случае идет цепная реакция, но это пример того, как быстро может распадаться вещество, период полураспада которого десятки тысяч лет.

Stepa, благодарю за разъяснения. Если постоянная полураспада действительно такая непререкаемая константа, то может есть какие-либо физические способы воздействия, ускоряющие процесс распада радиоактивного вещества. О цепной реакции я уже писал, может есть еще что-нибудь "похожее"?

С уважением.

[Alexey_Smirnov]

Простите, ALexpert!

Но Вы раз от разу задаете вопросы, ответы на которые, вообще говоря, находятся в учебниках средней школы. Вы полагаете, всем посетителям форума интересно разъяснять Вам азбучные истины?

Или это такой хитрый ход?

Пример "пулораспада" - пример того, что Вы не понимаете почему и как происходит полураспад. Как не понимаете, почему и как происходит захоронение останков животных и растений, как происходит эволюция (жизненный цикл) горных пород и так далее.

И при этом пытаетесь рассуждать на темы происходения жизни!

Нету прямой связи скорости распада плутония в бомбе и в Природе. Нестабильность ядра радиоактивных веществ определяется ДРУГИМИ законами. 

Знаете, в некоторых бомбах "распадается" стабильный литий. И стабильный дейтерий. Ну так и что?

[ALexpert]

Знаете, в некоторых бомбах "распадается" стабильный литий. И стабильный дейтерий. Ну так и что?

Дейтерий распадается - это Вы сильно сказали! Надо записать! Это тоже из школьной программы?

Вы так гордитесь знанием программы средней школы. Похвально!

[Alexey_Smirnov]

Знаете, в некоторых бомбах "распадается" стабильный литий. И стабильный дейтерий. Ну так и что?

Дейтерий распадается - это Вы сильно сказали! Надо записать! Это тоже из школьной программы?

Вы так гордитесь знанием программы средней школы. Похвально!

Конечно "распадается"! А как еще?  Ведь в результате таких реакций ни лития, ни дейтерия не остается?
 
Шутка. Ковычки были поставлены специально.

[Doof]

Неизменность и абсолютные величины констант в настоящее время совершенно не означают того, что они были такими же 5000 лет назад. Разумеется, если допускать возможность дискретного их изменения 

[Aquarius]

Боюсь вызвать на себя волну критики, но почему в физике принято считать, что период полураспада это некая абсолютно постоянная величина? Ученые ядерщики имеют дело с радиоактивными элементами чуть более 100 лет. Возможно, за столько небольшой промежуток времени периоды полураспада элементов действительно оставались практически неизменными, точнее говоря эти изменения не превышали погрешности измерения. Откуда такая уверенность, что и тысячи лет назад эти величины были точно такими же? В конце концов, вполне возможно, что период полураспада радиокативного вещества зависит от каких-нибудь параметров, будь то концентрация самого вещества, или какие-либо внешние воздействия на него.

Поддерживаю ваши сомнения относительно метода, но его "рвущаяся тонкость" вот в чём (сначала цитату, потом внизу ссылку):

"Поясним сказанное.
Если измеряемое время намного меньше периода полураспада (в десятки и сотни раз), то у нас нет гарантии, что обнаруженная нами малая недостача радиоактивного изотопа обусловлена именно распадом, а, положим, не простой случайностью в выборе образца. Ведь в таком случае за указанный малый промежуток времени содержание изотопа в образце должно уменьшиться на процент или даже доли процента. Уверены ли мы, что это уменьшение объясняется лишь ходом наших радио-часов, а не случайным разбросом в содержании изотопа в разных образцах?
Если же измеряемое время существенно превышает период полураспада (на порядок и больше), то малейший просчет в измеряемой концентрации должен давать большую погрешность в определении возраста (см. рис 1). Опять же тогда, если, скажем, в одном образце осталось лишь восемь атомов, а в другом четыре, можем ли мы сказать, что их возраст различается вдвое? Может быть, изначально во втором образце недоставало четырех атомов по сравнению с первым, а возраст у них один. Когда концентрация не распавшегося изотопа слишком мала, данные расчета уже нельзя считать надежными."


Рис. 1  График уменьшения концентрации радиоизотопа со временем. При малых значениях концентрации малейшая погрешность в ее измерении дает большую погрешность в измерении времени, вследствие того, что кривая ассимптотически приближается к оси абсцисс и идет практически параллельно ей.

"Таким образом, получается, что даже без учета прочих погрешностей метода, калий-аргоновая датировка принципиально не может давать надежных данных по временным срокам, меньшим нескольких миллионов лет, a yглеродная датировка не годится для измерения отрезков времени свыше нескольких десятков тысяч лет. Положим, в наиболее надежном диапазоне радио датировка дает погрешность 2% (невероятная на самом деле точность). Для 50 млн. лет это даст ошибку на 1 млн. лет, что практически не имеет значения. А если с такой же точностью пытаться измерить срок в 1млн. лет, погрешность составит уже 100% в обе стороны, что практически равнозначно полной неопределенности.

Для сроков же, превышающих период полураспада в десятки и сотни раз погрешность в измерении концентрации на 1% также может дать ошибку в возрасте на 100%. Можно пояснить это таким сравнением.
Допустим, вам нужно измерить напряжение, составляющее около 10 вольт. Вы берете вольтметр, ставите диапазон шкалы в 1в и подключаетесь к цепи. Прибор зашкаливает. Тогда вы для корректировки переключаете предел измерения на 10 тысяч вольт. Стрелка еле заметно вздрагивает возле нуля. Вы смелою рукою пишете: напряжение составляет 53 вольта. Если такая ситуация кажется вам смешною, сравните периоды полураспада калия и углерода и убедитесь, что они различаются именно в 10 тысяч раз, что позволяет проделывать такие же измерения, как в приведенном примере с вольтметром. Нужно вам получить возраст находок в 1-5 млн. лет? - Вы берете калий и аргон и получаете. Такой возраст этот метод даст и вчерашним отложениям, примеры тому широко известны. А если нужно оспорить древний возраст находки и дать ей тысячи лет - проверьте ее на углерод и вы никогда не сможете выйти даже на сотни тысяч. И дело будет даже не в порочности той или другой методики, а просто в диапазоне измерения, который сам по себе обеспечит львиную долю погрешности."

(О книге Кремо и Томпсона "Неизвестная история человечества")
http://zoohall.com.ua/leftframes/zanimatelno/spornosti/77.htm

[Alexey_Smirnov]

ИМХО, странный у нас разговор получается.

Приведу пример (аллегорический) 
Пусть необходимо измерить расстояние (неизвестное) между пунктами А и Б. Предлагается его мерять:
1)шагами
2)триангуляцией.

Так вот. Наша дискуссия примерно такая:

 - если измерять расстояние шагами, то к тысячному шагу накопится ошибка в 20%, а к десятитысячному - вообще 80%, что равносильно отсутсвию измерения расстояния

 - метод триангуляции не поволяет точно определить расстояния, если они меньше чем 100000 шагов.

Теперь, внимание, вывод:

Расстояния между пунктами А и Б вообще нет!
Или как вариант - Расстояние между пунктами А и Б мерять не нужно!

Вот такая у нас дискуссия (с привлечением господ Кремо и Томпсона, которые честно говоря, такие же ученые, как и наши "новые историки" типа Фоменко и компании).

Критиковать и отвергать мы все мастера. Только почему то забываем в своем благородном порыве, что конструктивной критикой он (порыв) будет тогда, когда ВМЕСТО "неточного" радиоуглеродного метода Вы придумаете или предложите ТОЧНЫЙ СВОЙ.

С уважением

[Aquarius]

ИМХО, странный у нас разговор получается.

Приведу пример (аллегорический) 
Пусть необходимо измерить расстояние (неизвестное) между пунктами А и Б. Предлагается его мерять:
1)шагами
2)триангуляцией.

Так вот. Наша дискуссия примерно такая:

 - если измерять расстояние шагами, то к тысячному шагу накопится ошибка в 20%, а к десятитысячному - вообще 80%, что равносильно отсутсвию измерения расстояния

 - метод триангуляции не поволяет точно определить расстояния, если они меньше чем 100000 шагов.

Теперь, внимание, вывод:

Расстояния между пунктами А и Б вообще нет!
Или как вариант - Расстояние между пунктами А и Б мерять не нужно!

Вот такая у нас дискуссия (с привлечением господ Кремо и Томпсона, которые честно говоря, такие же ученые, как и наши "новые историки" типа Фоменко и компании).

Критиковать и отвергать мы все мастера. Только почему то забываем в своем благородном порыве, что конструктивной критикой он (порыв) будет тогда, когда ВМЕСТО "неточного" радиоуглеродного метода Вы придумаете или предложите ТОЧНЫЙ СВОЙ.

С уважением

Ваш пример не корректен, непререкаемый Вы наш Alexey_Smirnov . Расстояние это величина материальная и легко и точно измеряется многими способами, в зависимости от необходимости. Учёные же рассматривают или пытаются вычислить момент во времени, к тому же в прошедшем, да ещё пользуясь косвенными методами. Но больше всего удивляют Ваш вывод. И это уже не аллегория, а гипербола, применяемая скорее в литературе, чем в, так Вами защищаемой, науке. Мне вообще не нравится Ваша манера вести дискуссию, то Вы просите ссылок и хоть каких-нибудь доказательств, то отвергаете их даже не прочитав как следует. Да и дело тут видимо в том, как Вы (и учёные) собираетесь истолковать полученный результат, а не в методе его получения .
Так что в мастерстве критики мы Вам все уступаем.

Что же касается нового, точного метода... Его никогда не будет. Природа надёжно хранит свои тайны от попыток познать её научным, логическим путём. И невИдение этого учёными меня всё больше в этом убеждает.

[ALexpert]

Ув. Aquarius!

Я полностью солидарен с Вашими выкладками.

[Alexey_Smirnov]

Ув. Aquarius!

Книжку Майкла Кремо и Ричарда Томпсона (Hidden History of Human Race) я прочитал более 5 лет назад. Данная книжка - чистая беллетристика. Сплошные передергивания - типа, вот нашли мы в каких-то пластах какой-нибудь зуб акулы с дыркой, или "шар", или "монету", или "золотую нить".
Где храниться сей зуб/шар/монета/нить, есть ли их фотографии - а их ли это фотографии? Кто проводил исследования, в каких НАУЧНЫХ журналах публиковался?

Вы читали данную книжку в оригинале(в смысле в бумажном виде)? Или только критику на нее? Если в оригинале - посмотрите на картинку "монетообразного предмета, найденного в Иллинойсе". Это, типа монета древних людей Америки, так? А почему она до боли напоминает поздние динарии Римской Империи (Константин -- Юстиниан)? Т.е. на аверсе голова Императора повернутая влево, нечитаемая круговая легеда, на реверсе - сценка из эпоса (обычно двуфигурная) и опять же, круговая или секторная легеда. Т.е. перед нами -- банальная поздняя подделка. Ни больше, ни меньше.

Этот Кремо - шарлотан и проходимец. И все его "находки" -- или подделки, или предметы естественного происхождения, или датируются позднее. Книга по своей "научности" тянет на "Тайны Марса" Грэма Хэнкока.
 
Вот, сходите на страничку к Майклу Кремо и посмотрите, кто он по-вашему, ученый, шарлатан или, может быть, бизнесмен?

Что касается Вашей ссылки на творения о.Тимофея (Алфёрова) - то он, увы, не может рассматриваться как эксперт в чем либо, кроме Православия. И ссылаться на него на научном форуме по поводу скорости распада радиоактивных веществ - моветон.

С уважением.

[Alexey_Smirnov]

Возвращаяясь еще раз к статье о.Тимофея (Алфёрова)

Простите, но обсуждать ее методологически неверно.

Во-первых, данная статья -- вроде бы как критика Кремо и Томпсона вроде бы как с научных позиций (применимость радиоуглеродного метода). Которых нужно не критиковать, а просто не принимать во внимание, ибо указанная книга ни при каких обстоятельствах не может рассматриваться как научный источник.

Во-вторых. Суть публикации о.Тимофея (Алфёрова) в том, что если отбросить неверные датировки, то Кремо и Томпсона можно рассматривать с точки зрения креационизма как доказательства существования человека во веки веков. Как писалось выше -- книга Кремо и Томпсона доказательством чего-либо являться не может в принципе.

В-третьих. То, что пишет о.Тимофей (Алфёров) про радиоуглеродный метод -- всем известно.  Более того, никто из научного мира этого не отрицает. Более того - радиоуглеродный метод не является столпом современной науки, имеет очевидное строго ограниченное применение и очевидно НЕ ПРИМЕНЯЕТСЯ для датировки горных пород.

Т.е. даже при полной отмене результатов радиоуглеродной датировки для палеонтологии и антропологии НИЧЕГО СТРАШНОГО не произойдет! А уж с 5миллиардной хронологической шкалой - уж тем более!

Так что статья о.Тимофея (Алфёрова) -- пустые хлопоты.

С уважением.

[ALexpert]

В №9 2005 г журнала "В мире науки" (Scientific American) опубликована статья "Непостоянные постоянные". Один из авторов - Джон Веб. Эта статья из раздела "Космология". В ней излагается гипотеза, о том что раньше константы "плавали". Советую почитать.