Uhlík-14

Uhlík-14 (¹⁴C) je radioaktivní izotop uhlíku, který obsahuje 6 protonů a 8 neutronů. Má poločas přeměny 5730 roků, což se využívá k radiokarbonové metodě datování organických pozůstatků živých organismů. Izotop byl objeven 27. února 1940 Martinem Kamenem a Samem Rubenem na University of California Radiation Laboratory v Berkeley v Kalifornii.

V atmosféře vzniká reakcí kosmického záření s dusíkem:^[1]

¹⁴N + n → ¹⁴C + p

Do svrchních vrstev zemské atmosféry dopadají z vesmíru neustále částice primárního kosmického záření. To je tvořeno převážně protony (kolem 88 %), z 10 % částicemi alfa (jádra helia) a zbytek tvoří převážně elektrony, pozitrony a atomy těžkých prvků. Tyto se sráží s částicemi v atmosféře, čímž vzniká sekundární kosmického záření, jež dopadá až na zemský povrch. Interakcemi sekundárního kosmického záření s molekulami vzduchu neustále vznikají nejrůznější radioaktivní nuklidy prvků zastoupených v atmosféře. Srážkou neutronu sekundárního kosmického záření s atomem dusíku ¹⁴N vzniká izotop uhlíku ¹⁴C,^[2] konkrétně:

${\displaystyle {}_{~7}^{14}\mathrm {N} +n\to {}_{~6}^{14}\mathrm {C} +p}$.

^[3]

K produkci radioaktivního uhlíku dochází v horních vrstvách zemské atmosféry, převážně ve výšce kolem 15 kilometrů. Dále se tento izotop oxiduje na oxid uhličitý, jenž se poté promíchává se svou neaktivní formou tvořenou izotopy ¹²C a ¹³C, které nejsou radioaktivní. Tato směs je pak fotosyntézou vstřebávána rostlinami a jejich prostřednictvím se dostává i do těl živočichů.

Rozpadá se mechanismem β⁻ (beta zářič):^[3]

${\displaystyle {}_{\ 6}^{14}\mathrm {C} \,\to \,{}_{\ 7}^{14}\mathrm {N} +e^{-}+{\overline {\nu }}_{e}}$

Jeden z neutronů se rozpadne na proton, elektron a elektronové antineutrino za vzniku stabilního izotopu dusíku-14. K detekci se nejčastěji využívají scintilační detektory,^[4] protože účinnost Geigerových–Mülerových čítačů je v tomto případě nízká.

V přírodě se izotop ¹⁴C vyskytuje jako 0,000 000 000 1 % veškerého uhlíku (na každých 10¹² atomů ¹²C se vyskytuje jeden atom ¹⁴C).^[2] Detekce obsahu uhlíku ¹⁴C, je proto kvůli běžné velmi nízké koncentraci obtížná a tudíž drahá a navíc jde o beta zářič s nízkou energií.^[3]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Carbon-14 na anglické Wikipedii.

• HÁLA, Jiří. Radioaktivní izotopy. Tišnov: Sursum 374 s. Dostupné online. ISBN 978-80-7323-248-1, ISBN 80-7323-248-0. OCLC 880868246 S. 28–38. 

• Obrázky, zvuky či videa k tématu uhlík-14 na Wikimedia Commons