Tekst źródłowy strony Datowanie izotopowe

'''Datowanie izotopowe''' (radiodatowanie) – [[Metoda naukowa|metody]] [[datowanie|datowania]] próbek, oparte na zjawisku niezależności od warunków fizycznych szybkości przebiegu [[Reakcja jądrowa|rozpadu promieniotwórczego]], stosowane głównie w naukach [[geologia|geologicznych]] i [[archeologia|archeologicznych]]<ref>{{Encyklopedia PWN | tytuł = Datowanie izotopowe | id = 3890798 | data dostępu = 2021-07-30}}</ref>.

== Historia ==
W 1902 roku [[Ernest Rutherford]] i [[Frederick Soddy]] opublikowali wyniki eksperymentów z substancjami radioaktywnymi, wśród ich obserwacji znalazło się stwierdzenie, że niestabilne atomy (nie wiedziano wówczas, że atom ma jądro) przekształcają się w inne pierwiastki, a liczba rozpadów jest proporcjonalna do liczby atomów. W 1905 roku Rutherford zasugerował, że na podstawie ilości pierwiastka powstającego w wyniku rozpadu można określić wiek Ziemi<ref>{{Cytuj stronę |url = https://www.pbs.org/wgbh/aso/databank/entries/do07ra.html |tytuł = Radiometric dating finds Earth is 2.2 billion years old 1907 |data dostępu = 2019-10-21}}</ref>.

Koncepcję Rutherforda rozwijał Bertram Boltwood, który w 1907 r. opublikował wyniki datowania skał na podstawie zawartości w nich uranu, toru oraz ołowiu jako produktu rozpadu. Stwierdził on, że badane skały mają wiek w zakresie od 400 milionów do 2,2 miliarda lat<ref>{{Cytuj pismo |autor = Boltwood, Bertram |tytuł = The Ultimate Disintegration Products of the Radio-active Elements. Part II. The disintegration products of uranium |url = https://zenodo.org/record/1450152 |czasopismo = American Journal of Science |wolumin = 23 |strony = 77–88 |język = en |data = 1907 |doi = 10.2475/ajs.s4-23.134.78}}</ref>.

Początkowo czas określano na podstawie analiz chemicznych, które nie różnicowały izotopów pierwiastków. Rozwój wiedzy o budowie atomu, poznanie izotopów i rozwój metod badawczych, szczególnie [[Spektrometria mas|spektrometrii mas]], spowodował, że od około 1950 roku możliwe jest już precyzyjne datowanie z użyciem technik jądrowych<ref name="usgs">{{Cytuj stronę |url = https://pubs.usgs.gov/gip/geotime/radiometric.html |tytuł = Radiometric time scale |data dostępu = 2019-10-24}}</ref>.

Technika datowania pozostałości organizmów zwana [[Datowanie radiowęglowe|datowaniem radiowęglowym]] została opracowana w 1949 r. przez [[Willard Libby|Willarda Libby’ego]] i współpracowników, za co otrzymał w 1960 r. [[Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie chemii|Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii]]<ref name="1000slow" />.

== Podstawy teoretyczne ==
Podstawą datowania radioizotopowego jest przemiana [[Izotopy promieniotwórcze|izotopów promieniotwórczych]] niezależnie od otoczenia zgodnie z [[Prawo rozpadu naturalnego|prawem rozpadu naturalnego]]. Dla przypadku, gdy izotop rozpada się tylko w jeden sposób, tworząc trwały izotop<ref>{{Cytuj stronę |url = http://www.geo.cornell.edu/geology/classes/Geo656/656notes03/656%2003Lecture04.pdf |tytuł = Isotope Geochemistry |data dostępu = 2019-10-24}}</ref>, ilość rozpadającego się izotopu określa wzór:
:: <math>N(t) = N_o e^{-\lambda t}.</math>

Jeżeli powstający izotop nie rozpada się, to przybywa go tyle, ile ubywa izotopu promieniotwórczego:
:: <math>D(t) = N_o - N(t) = N(t)(e^{\lambda t} - 1).</math>

Wiek określa się poprzez określenie stosunku ilości izotopu rozpadającego się do ilości izotopu powstającego:
:: <math>\frac{D(t)}{N(t)} = e^{\lambda t} - 1.</math>

Stąd czas, od kiedy w próbce zaczął gromadzić się izotop potomny, określa wzór:
:: <math>t = \frac 1 \lambda \ln \left(\frac D N + 1\right).</math>

Między [[Czas połowicznego rozpadu|czasem połowicznego rozpadu]] a [[Stała rozpadu|stałą rozpadu]] zachodzi związek:
:: <math>T_{\frac 1 2} = \frac {\ln 2} \lambda \approx \frac{0{,}693}{\lambda}.</math>

By datowanie metodą izotopową było możliwe, musi zostać spełnionych kilka warunków:
* układ jest zamknięty od momentu, dla którego określany jest czas; do układu nie powinien dopływać ani odpływać izotop radioaktywny i produkty jego rozpadu,
* istnieje zjawisko, które usuwa izotop potomny z układu,
* w badanych próbkach występuje izotop radioaktywny,
* czas połowicznego zaniku tego izotopu jest porównywalny lub większy z określanym czasem,
* minimalny możliwy do określenia czas wynika z możliwości określenia najmniejszych ilości izotopu potomnego.

== Opis ==<!-- tymczasowy tytuł-->
Metody stosowane są do datowania wydarzeń (krzepnięcie, osadzenie, wbudowanie w organizm), po których następuje uwięzienie w materiale rozpadającego się izotopu oraz produktów rozpadu promieniotwórczego, a uwolnienie ich przed danym wydarzeniem. Czas od wystąpienia wydarzenia określa się na podstawie proporcji pomiędzy zawartością określonego izotopu i produktów jego rozpadu. Jeżeli nie następuje ucieczka bądź napływ analizowanych izotopów do badanego materiału w badanym czasie, to proporcja ilości izotopów zależna jest wyłącznie od czasu, w którym następowało gromadzenie się produktów rozpadu.

Do metod datowania izotopowego zalicza się m.in.:
* [[datowanie radiowęglowe]],
* [[Datowanie metodą uranowo-torową|datowanie uranowo-torowe]] ([[Uran (pierwiastek)|uran]]-234 i [[Tor (pierwiastek)|tor]]-230)
* {{link-interwiki|Q=Q1930710|datowanie metodą uranowo-ołowiową|tekst=datowanie uranowo-ołowiowe}} (uran-238 i [[ołów]]-206 oraz uran-235 i ołów-207)
* [[Datowanie metodą potasowo-argonową|datowanie potasowo-argonowe]] ([[potas]]-40 i [[argon]]-40)<ref name="1000slow" /> 
* [[Datowanie metodą argonową|datowanie argonowe]] (argon-39 i argon-40){{odn|Ashmore|Sharer|2008|s=191 i 284}}
* [[datowanie metodą rubidowo-strontową|datowanie rubidowo-strontowe]] ([[rubid]]-87 i [[stront]]-87)<ref name="1000slow" /> 
* {{link-interwiki|Q=Q2148046|Datowanie metodą renowo-osmową|tekst=datowanie renowo-osmowe}} ([[Ren (pierwiastek)|ren]]-187 i [[osm]]-187)<ref name="1000slow" />
* {{link-interwiki|Q=Q85765456|Datowanie metodą hafnowo-wolframową|tekst=datowanie hafnowo-wolframowe}} ([[hafn]]-182 i [[wolfram]]-182)<ref name="Lee">{{cytuj | autor = Der-Chuen Lee, Alex N. Halliday | tytuł = Hafnium–tungsten chronometry and the timing of terrestrial core formation | czasopismo = Nature | data = 1995-12 | data dostępu = 2024-04-11 | wolumin = 378 | numer = 6559 | s = 771–774 | doi = 10.1038/378771a0 | język = en | dostęp = z}}</ref>

== Przypisy ==
<references>
<ref name="1000slow">{{Cytuj książkę |autor = Ryszard Szepke |tytuł = 1000 słów o atomie i technice jądrowej |wydawca = Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej |rok = 1982 |isbn = 8311067236}}</ref>
</references>

== Bibliografia ==
* Polański A. ''Izotopy w geologii.'' Wydawnictwa Geologiczne. Warszawa, 1979. {{ISBN|83-220-0024-3}}.
* {{cytuj | autor = Wendy Ashmore, Robert J. Sharer | tytuł = Odkrywanie przeszłości: wprowadzenie do archeologii | data = 2008 | isbn = 978-83-60448-60-1 | miejsce = Kraków | wydawca = Wydawnictwo Avalon T. Janowski|odn =tak}}

{{Metody datowania}}

{{Kontrola autorytatywna}}

[[Kategoria:Geochronologia]]
[[Kategoria:Geochemia]]
[[Kategoria:Metody datowania izotopowego| ]]
[[Kategoria:Hasła utworzone w ramach Tygodni Tematycznych 2019]]