Question

碳14测年法准确吗？

现在国际上通用的地球第四纪元的测年法是碳14测年法。碳14是由地球大气与宇宙射线反应所产生的。问题是此法是建立在假设宇宙射线通量均等或地球上碳保持动态平衡能得出较准确的答案，尤其是测量远古时期的动植物，如何得那时地球上的碳平衡比率与现在是否相同，那时地球受到的宇宙射线辐射量是否相同，碳14测年法是否准确呢？

Answer 1

碳14测年法是根据生物体死亡后停止新陈代谢和该生物体中碳14的量因衰变不断的减少的规律建立起来的推算生物体死亡年代的方法。是由美国放射化学家W.F.利比建立的。他为此获得1960诺贝尔化学奖。在碳原子的同位素中，只有天然同位素碳14具有放射性，他在非常缓慢的变为氮14，成为元素衰变。碳14的衰变极有规律，其精确性可以称为自然界的“标准时钟”。死亡的生物实际就是无处不在的“时钟”，虽然许多文物本身不是生物体，如陶瓷、青铜器等，但总能找到一些生物体的残留，像烟灰、油脂等，只有找到这些生物体构成的碳14，就能探测出他们所附着的物体的年代。这个方法还有校 而广泛地用于考古；也用于化学反应机理、碳原子定位、同位素交换，以及生理、病理和药理的研究。

自然界中碳元素有三种同位素，即稳定同位素12C、13C和放射性同位素14C。
　 14C由美国科学家马丁·卡门与同事塞缪尔·鲁宾于1940年发现。
　　 14C的半衰期为5730年，14C的应用主要有两个方面：一是在考古学中测定生物死亡年代，即放射性测年法；二是以14C标记化合物为示踪剂，探索化学和生命科学中的微观运动。
　　 一、利用宇宙射线产生的放射性同位素碳—14来测定含碳物质的年龄，就叫碳—14测年。已故著名考古学家夏鼐先生对碳—14测定考古年代的作用，给了极高的评价：“由于碳—14测定年代法的采用，使不同地区的各种新石器文化有了时间关系的框架，使中国的新石器考古学因为有了确切的年代序列而进入了一个新时期。
　　 那么，碳—14测年法是如何测定古代遗存的年龄呢？
　　 原来，宇宙射线在大气中能够产生误差的校正
　　这个方法的一个基本假定是大气中碳-14浓度自古以来保持不变。现在根据树木年代学和碳－14年代对比的结果,确知大气中的碳-14浓度实际上是有起伏的。因而碳－14年代与真实年代存在差距。年代越早偏差越大。因此碳－14年代必须经与树轮年代（见树木年轮断代）对比校正，才接近于真实年代。
　　公布碳－14年代数据时，距今年代国际上统一以公元1950年为起点。计算碳－14年代有两种半衰期值，原来使用的半衰期是5568±30年，后来修正为5730±40年。为了避免混乱，碳－14国际会议建议仍用5568±30年的半衰期值。然而不管用哪个半衰期值，经树轮年代校正后结果是相同的。所有碳－14年代数据都标有标准偏差，意即真实年代实际上只有68％的机率在此数据范围内。由于各种因素都可能引起偶然误差，因此单独一个数据把握性不大，一系列的数据则比较可信。
放射性碳—14，并能与氧结合成二氧化碳形后进入所有活组织，先为植物吸收，后为动物纳入。只要植物或动物生存着，它们就会持续不断地吸收碳—14，在机体内保持一定的水平。而当有机体死亡后，即会停止呼吸碳—14，其组织内的碳—14便以5730年的半衰期开始衰变并逐渐消失。对于任何含碳物质，只要测定剩下的放射性碳—14的含量，就可推断其年代。
　　 碳—14测年法分为常规碳—14测年法和加速器质谱碳—14测年法两种。当时，Libby发明的就是常规碳—14测年法，1950年以来，这种方法的技术与应用在全球有了显著进展，但它的局限性也很明显，即必须使用大量的样品和较长的测量时间。于是，加速器质谱碳—14测年技术发展起来了。
　　 加速器质谱碳—14测年法具有明显的独特优点。一是样品用量少，只需1～5毫克样品就可以了，如一小片织物、骨屑、古陶瓷器表面或气孔中的微量碳粉都可测量；而常规碳—14测年法则需1～5克样品，相差3个数量级。二是灵敏度高，其测量同位素比值的灵敏度可达10-15至10-16；而常规碳—14测年法则与之相差5～7个数量级。三是测量时间短，测量现代碳若要达到1%的精度，只需10～20分钟；而常规碳—14测年法却需12～20小时。
　　 正是由于加速器质谱碳—14测年法具有上述优点，自其问世以来，一直为考古学家、古人类学家和地质学家所重视，并得到了广泛的应用。可以说，对测定50000年以内的文物样品，加速器质谱碳—14测年法是测定精度最高的一种。

Answer 2

放射性同位素c-14的应用
自然界中碳元素有三种同位素，即稳定同位素12c、13c和放射性同位素14c，14c的半衰期为5730年，14c的应用主要有两个方面：一是在考古学中测定生物死亡年代，即放射性测年法；二是以14c标记化合物为示踪剂，探索化学和生命科学中的微观运动。
一、14c测年法
自然界中的14c是宇宙射线与大气中的氮通过核反应产生的。碳-14不仅存在于大气中，随着生物体的吸收代谢，经过食物链进入活的动物或人体等一切生物体中。由于碳-14一面在生成，一面又以一定的速率在衰变，致使碳-14在自然界中（包括一切生物体内）的含量与稳定同位素碳-12的含量的相对比值基本保持不变。
当生物体死亡后，新陈代谢停止，由于碳-14的不断衰变减少，因此体内碳-14和碳-12含量的相对比值相应不断减少。通过对生物体出土化石中碳-14和碳-12含量的测定，就可以准确算出生物体死亡（即生存）的年代。例如某一生物体出土化石，经测定含碳量为m克（或碳-12的质量），按自然界碳的各种同位素含量的相对比值可计算出，生物体活着时，体内碳-14的质量应为
m克。但实际测得体内碳-14的质量内只有m克的八分之一，根据半衰期可知生物死亡已有了3个5730年了，即已死亡了一万七千二百九十年了。美国放射化学家w．f．利比因发明了放射性测年代的方法，为考古学做出了杰出贡献而荣获1960年诺贝尔化学奖。
由于碳-14含量极低，而且半衰期很长，所以用碳-14只能准确测出5～6万年以内的出土文物，对于年代更久远的出土文物，如生活在五十万年以前的周口店北京猿人，利用碳-14测年法是无法测定出来的。
二、碳-14标记化合物的应用
碳-14标记化合物是指用放射性14c取代化合物中它的稳定同位素碳-12，并以碳-14作为标记的放射性标记化合物。它与未标记的相应化合物具有相同的化学与生物学性质，不同的只是它们带有放射性，可以利用放射性探测技术来追踪。
自
20世纪
40年代，就开始了碳-14标记化合物的研制、生产和应用。由于碳是构成有机物三大重要元素之一，碳-14半衰期长，β期线能量较低，空气中最大射程
22cm，属于低毒核素，所以碳-14标记化合物产品应用范围广。至80年代，国际上以商品形式出售的碳-14标记化合物，包括了氨基酸、多肽、蛋白质、糖类、核酸类、类脂类、类固醇类及医学研究用的神经药物、受体、维生素和其他药物等，品种已达近千种，约占所有放射性标记化合物的一半。
以碳-14为主的标记化合物在医学上还广泛用于体内、体外的诊断和病理研究。用于体外诊断的竞争放射性分析是本世纪60年代发展起来的微量分析技术。应用这种技术只要取很少量的体液（血液或尿液）在化验室分析后，即可进行疾病诊断。由于竞争放射性分析体外诊断的特异性强，灵敏度高，准确性和精密性好，许多疾病就可能在早期发现，为有效防治疾病提供了条件。
碳-14标记化合物作为灵敏的示踪剂，具有非常广泛的应用前景。
参考资料：
http://www.cbe21.com/subject/chemistry/html/020102/2004_04/20040408_100048.html

Answer 3

威拉得 利比