Martin Kamen pracoval tři dny a tři noci bez spánku. Americký chemik dokončil projekt, ve kterém on a kolega Sam Ruben bombardovali kus grafitu subatomárními částicemi. Cílem jejich práce bylo vytvořit nové formy uhlíku, které by mohly mít praktické využití.,

vyčerpaný, Kamen se potácel ze své laboratoře v Berkeley v Kalifornii a dokončil projekt v časných ranních hodinách 27.února 1940. Zoufale potřeboval pauzu. Zmačkaný, rudooký a s třídenním růstem vousů vypadal jako nepořádek.

a to bylo nešťastné. Policie v Berkeley pak pátrala po uprchlém odsouzeném, který právě spáchal několik vražd. Takže když viděli, neudržované Kamen se okamžitě zvedl ho, nacpali ho do jejich auta a vyslýchali ho jako podezřelý z vraždy.,

jeden z nejrevolučnějších výzkumů provedených v minulém století byl tedy téměř ukončen při narození, když byl jeden z jeho vedoucích vědců obviněn z vraždy. To bylo jediné, když svědci jasně najevo, že Kamen nebyl muž policii poté, co byl propuštěn a smí se vrátit zpět na University of California Radiační Laboratoře, aby se podíval na kousek grafitu, že on a Ruben byl ozařování.,

netrvalo pár dlouho, aby si uvědomit, že se vyrábí látky s pozoruhodnými vlastnostmi, které se od té doby proměnil celou řadu různých vědeckých oborů a pokračuje v pomoci vědcům učinit významné objevy. Ozářením grafitu vytvořili uhlík-14.

Martin Kamen v roce 1939., Fotografie: US National Archives, Public Domain Archiv

„To ponuré noci a ráno 27. února 1940 začala revoluce ve fyziologii, biochemii, archeologie, geologie, biomedicíny, oceánografie, palaeoclimatology a antropologie, stejně jako jaderné chemie,“ říká prostředí výzkumníka Johna Marra, autor nově publikované Horké Uhlíku: Uhlík-14 a Revoluce ve Vědě. „Uhlík-14, možná nejdůležitější izotop pro život na Zemi, se „narodil“.“

uhlík-14 má ve svém jádru šest protonů a osm neutronů., Naproti tomu většina uhlíku v našem těle a ve vnějším světě, známá jako uhlík-12, má šest protonů a šest neutronů. Důležité je, že tyto dva další neutrony způsobují, že jádro atomu uhlíku-14 je nestabilní, takže se radioaktivně rozkládá na atom dusíku. Ještě důležitější je, že tyto rozpady jsou poměrně vzácné, takže je možné měřit změny ve vzorku uhlíku v průběhu desítek tisíc let. (Viz rámeček níže.)

„uhlík je to, z čeho jsme vyrobeni,“ říká Marra, která je profesorkou věd o zemi a životním prostředí na Brooklyn College v New Yorku. „Uhlík je život., Zásadní je také to, jak žijeme, jak je země obyvatelná – skoro všechno. A od objevu radioizotopu uhlíku s dlouhou životností máme úžasný nástroj, jak se ponořit do téměř všech aspektů existence na Zemi-a možná i do vesmíru.“

Jak Marra odhaluje v této pozoruhodné historii uhlíku-14, vědci si rychle uvědomili, že izotop musí dnes ovlivnit živé bytosti. Kosmické paprsky pálí horní atmosféru a vysílají kaskády neutronů vzduchem, vypočítali., Tyto neutrony udeří atomy dusíku, hlavní složku zemské atmosféry, a některé přeměňují na atomy uhlíku-14. Na druhé straně se tyto atomy kombinují s kyslíkem a vytvářejí radioaktivní oxid uhličitý, který je absorbován rostlinami, které jsou pak konzumovány zvířaty. „Každá živá věc na Zemi se tak stává radioaktivní, i když mírně,“ říká Marra.

A došlo Willard Libby z Chicagské Univerzity, který radioaktivity generované uhlíku-14 by mohly být využity ke obrovskou výhodu., Chemik, který pracoval na Projektu Manhattan postavit první atomovou bombu, Libby si uvědomil, že když organismus zemře, přestane absorbovat uhlík, včetně uhlíku-14, a jeho stávající obchod z druhé bude pomalu rozkládat. Měřením radioaktivity vzorku odebraného z organismu lze tedy odhadnout jeho obsah uhlíku-14 a měřit datum jeho doby úmrtí. Vědy archeologie a paleontologie měly být revolucionizovány.

závažný problém však musel být překonán., Uhlík-14 existuje pouze ve velmi nízkých hladinách v tkáni nedávno zesnulých zvířat a rostlin: asi jeden z bilionu jejich atomů uhlíku je uhlík-14. Naproti tomu přirozené záření pozadí-z thoria a uranu ve skalách a jiných zdrojích-je mnohem, mnohem vyšší. Jak by vědci mohli oddělit slabý signál carbon-14 od tohoto ohromujícího šumu na pozadí?

Libby vyřešil problém pečlivým stíněním svých detektorů a vývojem způsobů, jak vyladit jakékoli záření, které se dostalo až ke stěnám jeho zařízení., Pak se obrátil na plyn metan, který obsahuje uhlík, poskytnout konečné ověření jeho technika, porovnávání vzorků ze dvou různých zdrojů. Jeden vzorek byl extrahován ze zemního plynu, fosilního paliva, jehož uhlík-14 se měl dávno rozpadnout. Druhý přišel z města Baltimore kanalizace a byl extrahován z lidských exkrementů. Měl by být bohatý na uhlík-14, který právě produkovali lidé, Libby odůvodnil.

a to je přesně to, co našel. Starověký metan neměl uhlík-14., Naproti tomu metan nově vylučovaný lidmi byl relativně bohatý na izotop. Jak říká Marra: „lidský odpad z kanalizačních vedení poslal vědu kupředu.“

Libby pak za předpokladu, konečný důkaz o jeho datování technologie měřením radioaktivity – a, dedukcí, věk – z řady organických vzorků o známé starověku: dřevo z Egyptské pohřební lodi z Sesostris III, prádlo, které měl zabalené Dead Sea scroll a housku, který byl „uvařen“ v sopečné erupci, která pohřbila Pompeje. Jeho výsledky dokonale odpovídaly známým datům položek, které naskenoval.,

byl to skvělý podnik, za který byl Libby v roce 1960 oceněn Nobelovou cenou za chemii, i když měl štěstí v jednom smyslu. Libby předpokládal, že rychlost výroby uhlíku-14 v atmosféře byla v posledních několika desítkách tisíc let konstantní. Ve skutečnosti se poměrně široce lišila díky změnám aktivity slunečních skvrn, testům atmosférických jaderných bomb a rostoucím emisím oxidu uhličitého z fosilních paliv. Tyto mají brát pečlivě v úvahu při odhadu věku, vědci nyní uvědomuji, když podkladové základě radiokarbonové datování zůstává zvuk.,

Willard Libby dostal Nobelovu cenu za chemii, prosinec 1960. Fotografie: Bettmann Archiv

v poslední době, radiokarbonové datování se změnilo od pouhého měření radioaktivity vyzařované uhlíku-14 jader přímo počítání atomů izotopu ve vzorku. To se provádí pomocí techniky zvané accelerator mass spectrometry (AMS), což umožnilo vědcům data, kosti, artefakty a další na bázi uhlíku položky od nejmenší vzorek. „Byl to obrovský pokrok,“ říká Marra., „Místo gramů materiálu k analýze vyžaduje AMS pouze miligramy.“

tímto způsobem, vývojáři AMS vyvolalo seznamka revoluce, která začala v 60. letech a od té doby se „ohlašoval v“ nové „archeologie‘ revoluci,“ říká Marra. Jeden příklad zahrnující použití uhlíku-14 mělo za následek převrácení myšlenku, že minulost západní Evropské kultury závisí na postupy a nápady, které začalo na Blízkém Východě a pomalu šíří směrem na západ, s šířením zemědělství., Radiocarbon chodit s někým odhalil velmi odlišný obraz a ukázal, že neolitické kultury Británie, Francie a Střední Evropa se musely vyvíjet nezávisle.

Později, byla použita technika laboratoře, v Británii, Švýcarsku a Spojených Státech k dnešnímu dni lnu používá k tkát Turínské plátno. Tato tkanina, označená negativním obrazem vousatého muže, byla některými považována za pohřební plášť, ve kterém byl Ježíš zabalen po ukřižování. Vědci použili jen několik fragmentů látky a datovali je do let 1260-1390ad.,

Zobrazit více

v průběhu let se použití uhlíku-14 rozšířilo daleko za datování starověkých artefaktů. Léky mohou být označeny uhlíkem-14 a následovány, když procházejí tělem, aby se otestovala jejich bezpečnost a účinnost. Ostatní vědci použili izotop sledovat způsob, ve kterém rostliny přeměňují oxid uhličitý na cukr, odhalující složité procesy podporující fotosyntézu.,

kromě toho, uhlík-14 má být využívány ke studiu plankton a jiné formy mořského života, odhaluje, jak vodách oceánů obíhat ve velké propojené sítě proudy, které zamést kolem planety. „Obsah uhlíku v rybě zaregistruje, co jí, což zase bude odrážet chemii okolní vody, která bude ovlivněna tím, jak se oceán smíchal,“ říká Marra., Pro dobré opatření, uhlík-14 je nyní hraje hlavní roli v odhalení, jak se podnebí změnilo na Zemi za desítky tisíc let, práce nesmírný význam jako vědci se snaží pochopit, jak rostoucí emise oxidu uhličitého jsou nyní spouští nebezpečné globální oteplování.

“ za posledních 60 až 70 let jsme získali podstatné porozumění o přírodním světě, v nemalé části kvůli uhlíku-14, “ říká Marra. Jistě, je těžké zveličovat dopad, který měl na vědu. Přesto se jeho objevitelům, Kamenovi a Rubenovi, po jejich průlomu dařilo špatně.,

Kamen, který pocházel z rodiny, litevské a Běloruské emigrace, vzbudil podezření, že AMERICKÉ bezpečnostní síly poté, co USA vstoupily do druhé světové války a byl pozorován jídelna s Sovětské konzulární úředníci. Byl nakonec vyhozen ze své laboratoře a jeho pas byl zabaven. Kamen byl později přiveden před sněmovní Výbor pro neamerické aktivity v roce 1948, obviněn z předávání tajemství Sovětům. Až do konce století byla jeho pověst rehabilitována.

Ruben měl ještě horší štěstí., Po Pearl Harboru začal výzkum fyziologických účinků fosgenového plynu, chemické zbraně. Během jednoho testu se ampulka plynu zlomila a byl postříkán fosgenem. Zemřel o několik hodin později.

Pokud je příběh carbon-14 jedním z pozoruhodných příkladů vědeckého pokroku ve 20.století, smutné osudy dvou jeho hlavních hráčů jsou známkou turbulentních časů, ve kterých žili.

• Hot Carbon: Carbon-14 a revoluce ve vědě John Marra vydává Columbia University Press (£27). Chcete-li si objednat kopii, přejděte na guardianbookshop.com., Zdarma UK p&p na všechny on-line objednávky nad 15 liber,

  • Sdílet na Facebook
  • Sdílejte na Twitter
  • Sdílet přes E-mail
  • Sdílejte na LinkedIn
  • Sdílejte na Pinterest
  • Sdílet na WhatsApp
  • Podíl na Messenger.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *