Появление «ручных» сцинтилляционных счетчиков и, главным образом, счётчиков Гейгера–Мюллера, которые помогли автоматизировать подсчёты частиц (см. § 15-е), привело физиков к важному выводу. Любой радиоактивный изотоп характеризуется самопроизвольным ослабеванием радиоактивности, выражающимся в уменьшении количества распадающихся ядер в единицу времени.

Построение графиков активности различных радиоактивных изотопов приводило учёных к одной и той же зависимости, выражающейся показательной функцией (см. график). По горизонтальной оси отложено время наблюдения, а по вертикальной – количество нераспавшихся ядер. Кривизна линий могла быть различной, однако сама функция, которой выражались описываемые графиками зависимости, оставалась одной и той же:

N – количество нераспавшихся ядер N0 – начальное количество ядер t – время наблюдения, с T – период полураспада, с

Эта формула выражает закон радиоактивного распада: количество нераспавшихся с течением времени ядер определяется как произведение начального количества ядер на 2 в степени, равной отношению времени наблюдения к периоду полураспада, взятой с отрицательным знаком.

Как выяснилось в ходе опытов, различные радиоактивные вещества можно охарактеризовать различным периодом полураспада – временем, за которое количество ещё нераспавшихся ядер уменьшается вдвое (см. таблицу).

1. В чём заключалась роль счётчиков Гейгера-Мюллера? Они ...
2. Проведение подсчётов частиц в ходе радиоактивных распадов ...
3. Сформулируйте обобщение, сделанное физиками-экспериментаторами.
4. Графики активности различных образцов могли быть «приведены» ...
5. Строя такие графики, общим на них всегда сохраняли следующее: ...
6. Сравнение различных графиков показывало, что ...
7. Закон радиоактивного распада позволяет нам определить ...
8. В ядерной физике периодом полураспада называют такое время, ...
9. Наблюдения за периодом полураспада каждого вещества показывают: он ...
10. Постоянство периодов полураспада различных изотопов ...
11. Физическим антонимом термина «стабильный изотоп» служит термин ...
12. После прекращения жизни любого организма в его тканях и органах ...
13. Поэтому в ископаемых останках организмов с течением времени ...
14. О примерном возрасте исторических находок судят, ...
15. Наряду с датированием останков живых организмов, ...
16. Применение метода радиоуглеродного анализа требует, чтобы ...
17. Для повышения точности результатов радиоуглеродного анализа ...
18. Каков наибольший возраст образцов для обсуждаемого метода?
19. Наряду с названным радиоуглеродным, возможны и другие методы, когда ...

Период полураспада – общепринятая физическая величина, характеризующая скорость радиоактивного распада. Многочисленные опыты показывают, что даже при очень длительном наблюдении за радиоактивным веществом его период полураспада постоянен, то есть не зависит от числа уже распавшихся атомов. Поэтому закон радиоактивного распада нашёл применение в методе определения возраста археологических и геологических находок.

Метод радиоуглеродного анализа. Углерод – очень распространённый на Земле химический элемент, в состав которого входят стабильные изотопы углерод-12, углерод-13 и радиоактивный изотоп углерод-14, период полураспада которого составляет 5,7 тысяч лет (см. таблицу). Живые организмы, потребляя пищу, накапливают в своих тканях все три изотопа. После прекращения жизни организма поступление углерода прекращается, и с течением времени его содержание убывает естественным путём, за счёт радиоактивного распада. Поскольку распадается только углерод-14, с течением веков и тысячелетий изменяется соотношение изотопов углерода в ископаемых останках живых организмов. Измерив эту «углеродную пропорцию», можно судить о возрасте археологической находки.

Метод радиоуглеродного анализа применим и для геологических пород, а также для ископаемых предметов быта человека, но при условии, что соотношение изотопов в образце не было нарушено за время его существования, например, пожаром или действием сильного источника радиации. Неучёт подобных причин сразу после открытия этого метода приводил к ошибкам на несколько веков и тысячелетий. Сегодня применяются «вековые калибровочные шкалы» для изотопа углерода-14, исходя из его распределения в долгоживущих деревьях (например, в американской тысячелетней секвойе). Их возраст можно подсчитать весьма точно – по годовым кольцам древесины.

Предел применения метода радиоуглеродного анализа в начале XXI века составлял 60 000 лет. Для измерения возраста более древних образцов, например горных пород или метеоритов, используют аналогичный метод, но вместо углерода наблюдают за изотопами урана или других элементов в зависимости от происхождения исследуемого образца.

1. В чём заключалась роль счётчиков Гейгера-Мюллера? Они ...
2. Проведение подсчётов частиц в ходе радиоактивных распадов ...
3. Сформулируйте обобщение, сделанное физиками-экспериментаторами.
4. Графики активности различных образцов могли быть «приведены» ...
5. Строя такие графики, общим на них всегда сохраняли следующее: ...
6. Сравнение различных графиков показывало, что ...
7. Закон радиоактивного распада позволяет нам определить ...
8. В ядерной физике периодом полураспада называют такое время, ...
9. Наблюдения за периодом полураспада каждого вещества показывают: он ...
10. Постоянство периодов полураспада различных изотопов ...
11. Физическим антонимом термина «стабильный изотоп» служит термин ...
12. После прекращения жизни любого организма в его тканях и органах ...
13. Поэтому в ископаемых останках организмов с течением времени ...
14. О примерном возрасте исторических находок судят, ...
15. Наряду с датированием останков живых организмов, ...
16. Применение метода радиоуглеродного анализа требует, чтобы ...
17. Для повышения точности результатов радиоуглеродного анализа ...
18. Каков наибольший возраст образцов для обсуждаемого метода?
19. Наряду с названным радиоуглеродным, возможны и другие методы, когда ...