Vì sao "đồng hồ cacbon" lại có thể đo được tuổi của các đồ vật cổ?

Nếu có ai hỏi bạn bao nhiêu tuổi, nhất định bạn trả lời một cách chính xác ngay, không do dự. Nhưng nếu như đối mặt với một mảnh gỗ từ di chỉ cổ xưa nào đó, chắc bạn khó mà đưa ra được câu trả lời.

Nhưng rất may là các nhà hoá học đã phát hiện được một loại "đồng hồ lịch sử" giúp người ta gỡ mối rắc rối đó. Loại "đồng hồ lịch sử" này được khởi động rất sớm và cứ thế chạy suốt, chạy liên tục không phút nào ngừng cho đến ngày nay. Loại đồng hồ kỳ diệu này chính là "đồng hồ cacbon". Nhờ loại đồng hồ này mà người ta xác định niên đại các loại di chỉ văn hoá, các đồ vật cổ còn lưu lại.

Nguyên do là trong không gian vũ trụ có nhiều tia bức xạ, mắt ta không nhìn thấy được. Các tia bức xạ này xuyên qua tầng khí quyển của Trái Đất, va chạm với các phân tử trong không khí, sinh ra các nơtron, proton, điện tử. Khi nơtron va chạm với nguyên tử nitơ trong phân tử nitơ, nguyên tử nitơ sẽ "bắt lấy" nơtron và giải phóng proton để biến thành nguyên tử C - 14 (cacbon -14).

Nguyên tử cacbon C - 14 có tính phóng xạ sẽ giải phóng điện tử và biến thành nitơ. Như vậy do tác dụng các tia vũ trụ, C - 14 không ngừng phát sinh nhưng lại do C - 14 có tính phóng xạ nên C - 14 không ngừng giảm. Kết quả là C - 14 giữ được trạng thái cân bằng nên hàm lượng C - 14 về cơ bản là không thay đổi.

Trong khí quyển, các nguyên tử C - 14 cũng giống với các nguyên tử cacbon thường, có thể kết hợp với oxy để thành phân tử đioxit cacbon. Khi thực vật tiến hành quang hợp sẽ hấp thụ nước và cacbon đioxit tạo thành tinh bột, sợi… Cacbon C - 14 cũng thâm nhập vào trong thực vật, vào sâu trong thân cây cỏ. Khi thực vật chết, quá trình hấp thụ C - 14 sẽ ngừng lại. Từ đó trở đi sẽ không có C - 14 từ ngoài đi vào thân cây, cỏ. Do hiện tượng phóng xạ, hàm lượng C - 14 trong xác thực vật giảm không ngừng. Các nhà khoa học tìm thấy cứ sau 5730 năm thì hàm lượng C - 14 giảm đi chỉ còn một nửa. Lại sau 5730 năm nữa thì hàm lượng C - 14 lại giảm tiếp đi một nửa. Người ta gọi C - 14 có chu kỳ bán rã là 5730 năm. Đây là cơ sở để các nhà khảo cổ dùng làm “đồng hồ" để định tuổi cổ vật. Các nhà khảo cổ học đã dùng đồng hồ cacbon để định niên đại di chỉ khảo cổ ở Tây An có tuổi gần 6000 năm. Các nhà khảo cổ Ai Cập đã dùng cacbon C - 14 định niên đại của một ngôi mộ cổ có tuổi 3620 năm. Nội dung của phương pháp xác định niên đại bằng C - 14 là lấy một mảnh gỗ trong di chỉ, đo hàm lượng C - 14 sau đó tính toán và định tuổi của mảnh gỗ và của di chỉ.