Martin Kamen havde arbejdet i tre dage og tre nætter uden søvn. Den amerikanske kemiker afsluttede et projekt, hvor han og en kollega, Sam Ruben, havde bombarderet et stykke grafit med subatomære partikler. Formålet med deres arbejde var at skabe nye former for kulstof, dem, der kunne have praktiske anvendelser.,

udmattet, Kamen forskudt ud af sit laboratorium på Berkeley i Californien, efter at have afsluttet projektet i de tidlige timer af 27 februar 1940. Han havde desperat brug for en pause. Rumpled, røde øjne og med en tre-dages vækst af skæg, han så et rod.

og det var uheldigt. Berkeley-politiet søgte derefter efter en undsluppet domfældelse, der netop havde begået flere mord. Så da de så den usoignerede Kamen, hentede de ham straks, bundtede ham ind i bagsiden af deres patruljebil og forhørte ham som en mistænkt morder.,

således blev et af de mest revolutionerende stykker forskning, der blev foretaget i det sidste århundrede, næsten afsluttet ved fødslen, da en af dens ledende forskere blev anklaget for mord. Det var kun, når vidner gjort det klart, at Kamen var ikke den mand, politiet var efter, at han blev løsladt og fik lov til at gå tilbage til University of California Radiation Laboratory til at kigge på den klump af grafit, at han og Ruben havde været bestråling.,

det tog ikke parret lang tid at indse, at de havde produceret et stof med bemærkelsesværdige egenskaber, som siden har forvandlet en række forskellige videnskabelige områder og fortsætter med at hjælpe forskere med at gøre store opdagelser. Ved bestråling af grafit havde de skabt carbon-14.

Martin Kamen i 1939., Foto: US National Archives Offentlige Domæne Arkiv

“Denne mørke nat og morgen den 27 februar 1940 begyndte en revolution i fysiologi, biokemi, arkæologi, geologi, biomedicin, oceanografi, palæoklima og antropologi samt nuklear kemi,” siger miljø forsker John Marra, forfatter til den nyligt offentliggjort Hot Carbon: Kulstof-14 og en Revolution inden for Videnskab. “Carbon-14, måske den vigtigste isotop til livet på Jorden, blev ‘født’.”

Carbon-14 har seks protoner og otte neutroner i sin kerne., Derimod har det meste af kulstof i vores kroppe og i omverdenen, kendt som carbon-12, seks protoner og seks neutroner. Af afgørende betydning gør disse to ekstra neutroner kernen i et carbon-14-atom ustabilt, så det nedbrydes radioaktivt til et nitrogenatom. Endnu vigtigere er disse henfald relativt sjældne, så det er muligt at måle ændringer i en carbonprøve over titusinder af år. (Se rammen nedenfor.)

“kulstof er det, vi er lavet af,” siger Marra, der er professor i jord-og miljøvidenskab ved Brooklyn College, ne.York. “Kulstof er liv., Det er også grundlæggende for, hvordan vi lever, hvordan Jorden er beboelig-stort set alt. Og siden opdagelsen af en langlivet radioisotop af kulstof, har vi et fantastisk værktøj til at dykke ned i næsten alle aspekter af eksistensen på jorden-og måske universet.”

som Marra afslører i denne bemærkelsesværdige historie med carbon-14, indså forskere hurtigt, at isotopen skal påvirke levende væsener i dag. Kosmiske stråler dej den øvre atmosfære og sende kaskader af neutroner gennem luften, de beregnet., Disse neutroner rammer nitrogenatomer, den vigtigste komponent i Jordens atmosfære, og omdanner nogle til atomer af kulstof-14. Til gengæld kombineres disse atomer med ilt for at skabe radioaktivt kuldio .id, der absorberes af planter, som derefter spises af dyr. “Hver levende ting på jorden bliver således radioaktiv, omend lidt,” siger Marra.

og det gik op for Libbyillard Libby fra Chicago University, at radioaktiviteten genereret af carbon-14 kunne udnyttes til en enorm fordel., En kemiker, der havde arbejdet på Manhattan-projektet for at bygge den første atombombe, Libby indså, at når en organisme dør, det vil stoppe med at absorbere kulstof, inklusive kulstof-14, og dets eksisterende lager af sidstnævnte vil langsomt forfalde. Så ved at måle radioaktiviteten af en prøve taget fra organismen kunne dens kulstof-14-indhold estimeres, og datoen for dens dødstidspunkt kunne måles. Videnskaben om arkæologi og Palæontologi var ved at blive revolutioneret.

et stort problem måtte imidlertid overvindes., Carbon-14 findes i kun meget lave niveauer i vævet hos nyligt afdøde dyr og planter: ca.en ud af en billion af deres carbonatomer er carbon-14. I modsætning hertil er naturlig baggrundsstråling – fra thorium og uran i klipper og andre kilder – meget, meget højere. Hvordan kunne forskere adskille carbon-14S svage signal fra denne overvældende baggrundsstøj?Libby løste problemet ved omhyggeligt at afskærme sine detektorer og udvikle måder at indstille enhver stråling, der kom igennem til væggene på hans enhed., Derefter vendte han sig til gasmetanen, der indeholder kulstof, for at give endelig validering af hans teknik og sammenligne prøver fra to meget forskellige kilder. En prøve blev ekstraheret fra naturgas, et fossilt brændstof, hvis carbon-14 skulle have forfaldet for længe siden. Den anden kom fra byen Baltimore kloaksystem og blev ekstraheret fra menneskelig ekskrementer. Det skulle være rig på kulstof-14, der netop er blevet produceret af mennesker, Libby begrundede.

og det er præcis, hvad han fandt. Gamle metan havde ingen kulstof-14., I modsætning hertil var metan, der nyligt blev udskilt af mennesker, relativt rig på isotopen. Som Marra siger: “menneskeligt affald fra kloakledninger sendte videnskaben videre.”

Libby derefter endelige bevis på sin dating-teknologi ved at måle radioaktivitet, og ved slutning, den alder – af en serie af økologiske prøver med kendt antikken: træ fra Egyptisk begravelse skib af Sesostris III, linned, der havde viklet et Dødt Hav, rul og et rundstykke, der var blevet “kogt” i det vulkanske udbrud, der begravede Pompeji. Hans resultater matchede perfekt de kendte datoer for de genstande, han havde scannet.,

det var en strålende virksomhed, som Libby blev tildelt Nobelprisen for kemi i 1960, selvom han var heldig i en forstand. Libby antog, at hastigheden af kulstof-14-produktion i atmosfæren havde været konstant i de sidste par titusinder af år. Faktisk har det varieret temmelig bredt takket være ændringer i solplet-aktivitet, atmosfæriske atombombetest og stigende emissioner af kuldio .id fra fossile brændstoffer. Disse skal tages omhyggeligt i betragtning ved estimering af aldre, forskere er nu klar over, selvom det underliggende grundlag for radiocarbon dating forbliver lyd.,

Willillard Libby får Nobelprisen i kemi, December 1960. Foto: Bettmann Arkiv

Mere for nylig, radiocarbon dating har ændret sig fra blot at måle radioaktivitet, der udsendes af kulstof-14 kerner til direkte at tælle antallet af atomer af isotop i en prøve. Dette gøres ved hjælp af en teknik kaldet accelerator mass spectrometry (AMS), som har gjort det muligt for forskere at datere knogler, artefakter og andre kulstofbaserede genstande fra den mindste prøve. “Dette var et stort fremskridt,” siger Marra., “I stedet for gram materiale til analyse kræver AMS kun milligram.”

på denne måde udløste udviklerne af AMS en datingrevolution, der begyndte i 60 ‘erne og siden har” indledt en’ ny arkæologi ‘revolution”, siger Marra. Et eksempel, der involverer brugen af kulstof-14 resulterede i en væltning af tanken om, at tidligere vesteuropæiske kulturer havde afhang af praksis og ideer, der begyndte i Mellemøsten og langsomt formidles vestpå med udbredelsen af landbruget., Radiocarbon dating afslørede et meget andet billede og viste, at de neolitiske kulturer i Storbritannien, Frankrig og Centraleuropa skal have udviklet sig uafhængigt.

senere blev teknikken brugt af laboratorier i Storbritannien, Sch .ei.og USA til dato den hør, der blev brugt til at væve Torino-hylsteret. Denne klud, markeret med det negative billede af en skægget mand, blev af nogle antaget at være gravklædet, hvor Jesus blev indpakket efter korsfæstelse. Ved hjælp af kun få fragmenter af klud daterede forskere det til 1260-1390AD.,

Vis mere

i årenes løb, anvendelser af kulstof-14 har spredt sig langt ud over dating gamle artefakter. Narkotika kan mærkes med carbon-14 og følges, når de passerer gennem kroppen for at teste deres sikkerhed og effekt. Andre forskere har brugt isotop at spore den måde, hvorpå planter omdanner kuldioxid til sukker, afslører de indviklede processer, der understøtter fotosyntese.,

derudover er carbon-14 blevet udnyttet til at studere plankton og andre former for havliv, hvilket afslører, hvordan havets farvande cirkulerer i en stor sammenkoblet bane af strømme, der fejer rundt om planeten. “Kulstofindholdet i en fisk registrerer, hvad den har spist, hvilket igen afspejler kemien i det omgivende vand, som vil blive påvirket af, hvordan havet har blandet sig,” siger Marra., For god foranstaltning, kulstof-14 er nu spiller en stor rolle i at afdække, hvordan klimaet har ændret sig på Jorden over titusinder af år, arbejde af enorm betydning, som forskerne kæmper for at forstå, hvordan stigende drivhusgasudledning er nu udløse farlige globale opvarmning.

“Vi har fået en betydelig forståelse af den naturlige verden i de sidste 60 til 70 år, på ingen måde på grund af carbon-14,” siger Marra. Det er bestemt svært at overdrive den indflydelse, det har haft på videnskaben. Men dens opdagere, Kamen og Ruben, begge klarede sig dårligt i kølvandet på deres gennembrud.,Kamen, der kom fra en familie af litauiske og hviderussiske emigranter, vækkede mistanken om amerikanske sikkerhedsstyrker, efter at USA gik ind i Anden Verdenskrig, og han blev observeret spisning med sovjetiske konsulære embedsmænd. Han blev summarisk fyret fra sit laboratorium og hans pas blev beslaglagt. Kamen blev senere bragt til House Un-American Activities Committee i 1948, anklaget for at videregive hemmeligheder til sovjeterne. Det var først i slutningen af århundredet, at hans omdømme blev rehabiliteret.

Ruben havde endnu værre held., Efter Pearl Harbor begyndte han at undersøge de fysiologiske virkninger af phosgen gas, et kemisk våben. Under en test brød en ampul af gassen, og han blev sprøjtet med fosgen. Han døde et par timer senere.

Hvis historien om carbon-14 er et af de bemærkelsesværdige eksempler på videnskabelige fremskridt i det 20.århundrede, er de triste skæbner for to af hovedspillerne et tegn på de turbulente tider, hvor de levede.

• Hot Carbon: Carbon-14 og en Revolution i videnskab af John Marra er udgivet af Columbia University Press (27 27). For at bestille en kopi gå til guardianbookshop.com., Gratis UK p&p på alle online-ordrer over £15

  • Del på Facebook
  • Del på Twitter
  • Del via e-Mail
  • Del på LinkedIn
  • Andel på Pinterest
  • Andel på WhatsApp
  • Del på Messenger.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *