Radyoaktif Yöntemler

RADYOAKTİF YÖNTEMLER


Radyoaktif elementler kararsız olup, parçalanarak kimyasal olarak farklı özellikte elementlere dönüşürler Bu oluşum sırasında alfa, beta veya gama gibi adlar verilen enerji taşıyan parçacık veya ışınım salarlar Örneğin, potasyumun radyoaktif olan izotopu (40K) parçalanarak Argon (40Ar) dönüşür Bu dönüşüm sırasında beta parçacığı salınır,
Belli bir elementin radyoaktif parçalanma hızı, hiç bir şekilde çevre koşullarına bağlı değildir Dünyanın her yerinde her türlü aşırı çevre şartlarında hep aynı hızla parçalanır Bu nedenle mutlak tarihlendirme için ideal bir olaydır Radyoaktif parçalanma olayı belli bir element için yarılanma süresi ile tarif edilir Yarılanma süresi, radyoaktif elementin başlangıçtaki miktarının yarıya düşmesi için geçen zamandır Böylece yarılanma süresi ve radyoaktif parçalanma olayının başladığı andaki radyoaktif madde miktarı biliniyorsa, parçalanmanın başlamasından ölçüm zamanına kadar geçen süre saptanabilir Doğada bilindiğinden pek çok daha fazla radyoaktif element vardır Ancak günümüzün teknoloji ile arkeolojide kullanılabilecek elementler sınırlıdır ve bunlar Tablo II’de verilmiştir Radyoaktif yöntemlerle tarihlendirebilme süresi, izotopun yarılanma süresine bağlıdır Örneğin, radyo karbonla tarihlendirilebilecek en eski örnek, yarılanma süresinin 10 katı kadar olan 50000 yıl kadardır Son yıllarda yapılan tarihlendirmeler sonunda geçmiş zamanlarda yaşayan organizmanın ihtiva ettiği karbon miktarında değişimler gözlenmiş, bu nedenle de ölçülen yaşların gerçek yaşlardan farklı olduğu bulunmuştur Yaşı kesin bilinen ağaç halkalarının ölçümü ile bu tür değişimler düzeltilebilmektedir Radyo karbon ile tarihlendirme için en uygun örnek türü odun, odun kömürü ise de tahıl, kumaş, çeşitli hayvan kabukları ve kemik gibi tüm karbon ihtiva eden örnekler bu yöntemle tarihlendirilebilir

RADYOKARBON YÖNTEMİ VE ORANTILI KARBONDİOKSİT
GAZ SAYIMI İLE TARİHLENDİRME

Radyokarbon yönteminin temelleri Libby tarafından yaklaşık otuz dokuz yıl önce atılmıştır (Libby 1946) Yöntemin bulunmasından bu yana çok sayıda laboratuvar binlerce örneği tarihlemiş, teori ve uygulamadaki değişikliklere karşılık temel yöntem uzun yıllar aynı kalmıştır
Radyokarbon veya öteki adıyla karbon-14 14C, 5730 yıllık yarı ömrüyle doğada var olan uzun ömürlü en yaygın radyoizotoptur Radyokarbon atmosferin üst tabakalarında azot 14N, atomlarının kozmik ışınlarının yarattığı nötronlarla etkileşmesi sonucu oluşmaktadır Bu etkileşmeyi
14N (n,p)14C veya 14N + n ® 14C + p
şeklinde yazabiliriz Buradan n nötronu, p protonu belirtmektedir Görüldüğü gibi atmosfere girmeye çalışan kozmik ışınlar yarattıkları nötronlar aracılığı ile radyokarbonun yerkürede var olmasına neden olmaktadır Böylece oluşan radyokarbon kısa sürede oksijen ile birleşip karbondioksit, CO2, gazına dönüşür ve tüm atmosfere dağılır Buradan da bitki ve hayvanlardan oluşan canlılar evrenine, okyanuslara geçerek öteki karbon izotopları 12C ve 13C ile birlikte tüm organik maddelerin yapısında varolmaya başlar Her yıl yaklaşık 75 kg radyokarbon oluştuğu hesaplanmaktadır Radyokarbon 5730 yıl yarı ömürlü bir radyoizotoptur demiştik Yani şu anda elimizde 1 kg radyokarbon olsa 5730 yıl sonra elimizde 05 kg radyokarbon kalır Çünkü radyokarbon atomları çekirdeklerinden beta parçacıkları b fırlatarak bozunmakta ve tekrar azot, 14N, atomlarına dönüşmektedir Bu radyoaktif bozunmayı
14C®14N+b
şeklinde yazabiliriz İşte bu bozunma sonucu tüm organik maddeler belirli
Bir radyokarbon aktivitesine sahip olur Bu aktivite canlı çevresi ile karbon alışverişinde bulunduğu sürece, yani yaşadığı sürece sabittir ve 1 gram karbon için yaklaşık 14 bozunma/dakika kadardır Bu özgül aktifliğin sabit olması her yıl yerkürede 75 kg radyokarbon oluşurken 75 kg radyokarbonun da bozunup azota dönüştüğünü, yani bir dengenin kurulmuş olduğunu belirtir Bu denge durumu bütün canlılar için geçerlidir ve alınan radyokarbon kadarı bozunduğundan özgül aktiflik sabittir Ne zaman ki canlı ölür ve çevresi ile karbon alışverişi kesilirse, sağlığında sahip olduğu özgül aktiflik 5730 yılda yarılanacak şekilde azalmaya başlar Yani bir canlı 5730 yıl önce ölmüşse kalıntısının özgül aktifliği 7 bozunma/dakika, 11460 yıl (2x5730 yıl) önce ölmüşse kalıntısının özgül aktifliği 35 bozunma/dakika olacaktır Görüldüğü gibi tarihleme demek aslında kalıntıdaki halen var olan radyokarbon özgül aktifliğinin bulunması demektir Yalnız bunun için bazı varsayımlar yapmamız gerekir Bunlardan birincisine göre yaşayan canlıların geçmişten günümüze özgül aktiflikleri daima yaklaşık 14 bozunma/dakikadır İkinci varsayımımıza göre ise tüm canlılar yaşadıkları sürece aynı özgül aktifliğe sahiptir Üçüncü varsayımımız canlı öldükten sonra çevresi ile karbon alışverişinin olmadığıdır Bu temel varsayımlarla başlanılan radyokarbon yöntemi daha sonraları varsayımların doğru olmadığının anlaşılması üzerine değişikliklere uğramış, fakat elde edilen tarihlerin günümüzden yaklaşık 10000 yıl öncesine kadar düzeltilebilmesi sağlanmıştır Çünkü geçmişte özgül aktifliğin önemli artmalar ve azalmalar gösterdiği bazı organik maddelerin izotop ayrışması denilen olay sonucu 14C bakımından 12C ve 13C atomlarına göre zenginleştiği veya fakirleştiği, toprak altında bazı örnek türlerinin çevreleriyle karbon alışverişini sürdürdükleri bulunmuştur Fakat yukarıda da belirttiğimiz gibi bütün bu sapmaları bilmek ve hesaplanan tarihte düzeltme yapmak ve örneğin öldüğü tarihi saptamak mümkündür ve yapılmaktadır
Tarihleme için özgül aktiflik ölçümleri kullanılabileceği gibi, bir örnekte halen var olan 14C/12C oranını da kullanmak mümkündür Çünkü bu oran yaşayan canlılarda yaklaşık 1/1012 değerindedir Yani bir örnekte her 1012 12C atomuna karşılık yalnız 1 tane 14C atomu vardır Benzer 14C/13C oranı ise yaklaşık 1/1010 dur Görüldüğü gibi doğada radyokarbon öteki karbon izotoplarına göre çok çok azdır Buna karşılık uygulamada gerek radyoaktif sayım yöntemleri gerekse son yıllarda geliştirilen hızlandırıcılı kütle spektrometreleri (Gove ve ark1980, Hall 1980, Hedges 1981, Gillespie ve ark1984, Wölfli 1984, Özbakan 1985) bir örnekteki için özgül aktiflik ve 14C/12C oranlarının örneklerin öldükleri zamandan günümüze nasıl değiştiklerini kabaca görelim