Martin Kamen oli työskennellyt kolme päivää ja kolme yötä ilman unta. USA: n kemisti oli viimeistelemässä projektia, jossa hän ja kollega Sam Ruben olivat pommittaneet grafiittia atomihiukkasilla. Heidän työnsä tavoitteena oli luoda uusia hiilen muotoja, joilla voisi olla käytännön käyttöä.,

uupuneena Kamen hoiperteli ulos laboratoriostaan Berkeleyssä Kaliforniassa, lopetettuaan projektin 27.helmikuuta 1940. Hän tarvitsi kipeästi taukoa. Ryppyinen, punainen silmät ja kolmen päivän kasvua parta, hän näytti sotku.

Ja joka oli valitettavaa. Berkeleyn poliisi etsi tuolloin paennutta vankia, joka oli juuri tehnyt useita murhia. Joten, kun he näkivät hoitamaton Kamen ne nopeasti otti hänet, mukana hänet takaisin heidän poliisiauto ja kuulusteli häntä epäillään tappaja.,

Näin ollen yksi kaikkein vallankumouksellinen kappaletta tutkimuksesta viime vuosisadan oli lähes lopetettu syntymän jälkeen, kun yksi sen johtaa tutkijoita syytettiin murhasta. Se oli vain silloin, kun todistajia, teki selväksi, että Kamen ei mies poliisi oli sen jälkeen hänet vapautettiin ja annettiin mennä takaisin, University of California-Radiation Laboratory tarkastella kiinteä grafiitti että hän ja Ruben oli ollut säteilyttämällä.,

Se ei ottanut pari kauan tajuta, että ne oli tuotettu aine, jolla on merkittäviä ominaisuuksia, joka on sittemmin muuttanut monia eri tieteen aloilla ja edelleen auttaa tutkijoita tehdä suuria löytöjä. Säteilyttämällä grafiittia he olivat luoneet hiili-14: n.

Martin Kamen vuonna 1939., Kuva: US National Archives Public Domain Arkisto

”Se synkkä yö ja aamulla 27. helmikuuta 1940 alkoi vallankumous, fysiologia, biokemia, arkeologia, geologia, biolääketiede, biotieteet, palaeoclimatology ja antropologian sekä ydinreaktori”, sanoo ympäristö-tutkija John Marra, kirjailija äskettäin julkaissut Kuuma Hiili: Hiili-14 ja Vallankumous Tieteessä. ”Hiili-14, ehkä tärkein isotooppi elämään maapallolla, oli ’syntynyt’.”

hiili-14: ssä on tumassaan kuusi protonia ja kahdeksan neutronia., Sen sijaan suurimmassa osassa hiili-12: na tunnetusta hiilestä on kuusi protonia ja kuusi neutronia. Ratkaisevaa on, että nämä kaksi ylimääräistä neutronia tekevät hiili-14-atomin ytimen epävakaaksi niin, että se hajoaa radioaktiivisesti typpiatomiksi. Vielä tärkeämpää on, että nämä hajoamiset ovat suhteellisen harvinaisia, jotta hiilinäytteessä voidaan mitata muutoksia kymmenien tuhansien vuosien aikana. (KS. alla oleva tekstiruutu.)

”hiili on se, mistä meidät on tehty”, sanoo Marra, joka toimii New Yorkin Brooklyn Collegen maa-ja ympäristötieteiden professorina. ”Hiili on elämää., Olennaista on myös se, miten me elämme, miten maapallo on asumiskelpoinen – lähes kaikki. Ja koska löytö pitkäikäisten isotooppien hiiltä, meillä on hämmästyttävä työkalu kaivaa lähes kaikilla osa olemassaolon Maan päällä – ja ehkä maailmankaikkeuden.”

Kuten Marra paljastaa tässä merkittävä historia hiili-14, tutkijat huomasi pian, isotooppi on vaikuttaa eläviä olentoja tänään. Kosmiset säteet lyövät yläilmakehää ja lähettävät ilmaan neutronikaskadeja, he laskivat., Nämä neutronit iskevät typpiatomeihin, jotka ovat maan ilmakehän pääkomponentti, ja muuttavat osan hiili-14: n atomeiksi. Puolestaan nämä atomit yhdistyvät hapen kanssa luoda radioaktiivisia hiilidioksidi imeytyy kasvien, jotka sitten syövät eläimet. ”Jokainen elävä olento maan päällä muuttuu siten radioaktiiviseksi, joskin hieman”, Marra sanoo.

ja Chicagon yliopiston Willard Libbylle valkeni, että hiili-14: n tuottamaa radioaktiivisuutta voitaisiin hyödyntää suunnattomasti., Kemisti, joka työskenteli Manhattan-Projekti rakentaa ensimmäinen atomipommi, Libby tajusin, että kun organismi kuolee, se lopettaa imevää hiiltä, mukaan lukien hiili-14, ja sen nykyinen myymälä jälkimmäinen hitaasti rappeutuminen. Eliöstä otetun näytteen radioaktiivisuutta mittaamalla voitiin siis arvioida sen hiili-14-pitoisuus ja mitata sen kuolinajankohta. Arkeologian ja paleontologian tieteet olivat mullistumassa.

suuri ongelma oli kuitenkin voitettava., Hiili-14: ää on vain hyvin vähän äskettäin kuolleiden eläinten ja kasvien kudoksessa: noin joka biljoona niiden hiiliatomeista on hiili-14: ää. Sen sijaan luonnollinen taustasäteily – toriumista ja uraanista kivissä ja muissa lähteissä-on paljon, paljon suurempi. Miten tutkijat voisivat erottaa hiili-14: n heikon signaalin tästä ylivoimaisesta taustamelusta?

Libby ratkaisi ongelman suojaamalla huolellisesti ilmaisimensa ja kehittämällä tapoja virittää kaikki säteily, joka pääsi läpi hänen laitteensa seiniin., Sitten hän kääntyi kaasu metaani, joka sisältää hiiltä, jotta lopullinen validointi hänen tekniikka, vertaamalla näytteitä kahdesta hyvin eri lähteistä. Yksi näyte otettiin maakaasusta, fossiilisesta polttoaineesta, jonka hiili-14: n olisi pitänyt hajota jo kauan sitten. Toinen tuli Baltimoren kaupungin viemäriverkostosta ja se louhittiin ihmisten ulosteista. Siinä pitäisi olla runsaasti hiili-14: ää, kun ihmiset ovat juuri tuottaneet sitä, Libby järkeili.

ja juuri sen hän löysi. Muinaisessa metaanissa ei ollut hiili-14: ää., Sen sijaan ihmisen juuri erittämä metaani oli suhteellisen runsaasti isotooppia. Marra sanookin: ”viemärilinjojen ihmisjätteet lähettivät tieteen eteenpäin.”

Libby sitten jos lopullinen todiste hänen dating tekniikka mittaus -, radioaktiivisuus – ja, päätellen, ikä – sarjan orgaanisia näytteitä tunnettu antiikin: puu Egyptin hautajaiset laiva Sesostris III, liinavaatteet, että oli kääritty Kuollut Meri selaa ja sämpylä, joka oli ollut ”kypsennetty” tulivuorenpurkaus hautasi Pompeijin. Hänen tuloksensa vastasivat täydellisesti hänen skannaamiensa esineiden tunnettuja päivämääriä.,

– Se oli loistava yritys, joka Libby sai Nobelin kemian vuonna 1960, vaikka hän oli onnekas siinä mielessä. Libby oletti, että hiili-14: n tuotanto ilmakehässä oli ollut tasaista viimeisten kymmenien tuhansien vuosien ajan. Itse asiassa, se on vaihdellut melko laajalti, kiitos muutoksia auringonpilkkujen aktiivisuus, ilmakehän atomipommi testit ja kasvavat hiilidioksidipäästöt fossiilisista polttoaineista. Nämä on otettava huolellisesti huomioon, kun arvioidaan ikäisille, tutkijat ymmärtävät nyt, vaikka lähtökohdat radiohiiliajoitus on edelleen ääntä.,

Willard Libby on antanut Nobelin kemian. joulukuuta 1960. Kuva: Bettmann Arkisto

viime aikoina, radiohiiliajoitus on muuttunut yksinkertaisesti mitata radioaktiivisuuden synnyttämä hiili-14 ytimien suoraan laskemalla numerot atomien isotooppien näytteessä. Tämä tehdään käyttäen tekniikkaa kutsutaan accelerator mass spectrometry (AMS), joka on mahdollistanut tutkijat tasalla luut, esineistöä ja muita hiili-pohjainen kohteita pienikin näyte. ”Tämä oli valtava edistysaskel”, Marra sanoo., ”Analysoitavan materiaalin grammojen sijaan AMS vaatii vain milligrammaa.”

tällä tavalla, kehittäjät AMS laukaisi dating vallankumous, joka alkoi 60-luvulla ja on sittemmin ”ohjattiin uusi arkeologia’ vallankumous”, Marra sanoo. Yksi esimerkki, jossa käytetään hiili-14 johti luopumista ajatuksesta, että menneisyyden länsi-Euroopan kulttuureissa oli riippunut käytäntöjä ja ideoita että alkoi Lähi-Idässä ja hitaasti levittää länteen leviäminen viljely., Radiohiiliajoitus paljasti hyvin erilaisen kuvan ja osoitti, että Britannian, Ranskan ja Keski-Euroopan neoliittisten kulttuurien on täytynyt kehittyä itsenäisesti.

myöhemmin tekniikkaa käyttivät laboratoriot Britanniassa, Sveitsissä ja Yhdysvalloissa tähän mennessä Torinon käärinliinan kutomiseen käytetty pellava. Jotkut uskoivat tämän parrakkaan miehen negatiivisella kuvalla merkityn liinan olevan hautasuojus, johon Jeesus käärittiin ristiinnaulitsemisen jälkeen. Tiedemiehet käyttivät vain muutamia kankaanpalasia ja ajoittivat sen vuosille 1260-1390ad.,

Näytä enemmän

viime vuosina, käyttää hiili-14 on levinnyt kauas dating antiikin esineistöä. Lääkkeet voidaan merkitä hiili-14: llä ja niitä voidaan seurata niiden kulkiessa kehon läpi niiden turvallisuuden ja tehon testaamiseksi. Toiset tutkijat ovat käyttäneet isotooppia jäljittämään tapaa, jolla kasvit muuttavat hiilidioksidin sokeriksi, paljastaen fotosynteesin taustalla olevat monimutkaiset prosessit.,

lisäksi, hiili-14 on hyödynnetty tutkimuksessa planktonin ja muita meren elämää, paljastaa, miten vedet valtamerten kiertää suuri toisiinsa web virtauksia, jotka lakaista ympäri planeettaa. ”Hiilipitoisuus kala rekisteröi, mitä se on syönyt, mikä puolestaan heijastaa kemia ympäröivään veteen, johon vaikuttaa se, miten meri on sekoitettu”, sanoo Marra., Hyvä toimenpide, hiili-14 on nyt pelaa merkittävä rooli paljastamiseksi, miten ilmasto on muuttunut Maapallolla kymmeniä tuhansia vuosia, työn suuri merkitys, kun tutkijat yrittävät ymmärtää, miten nouseva hiilidioksidin päästöt ovat nyt liipaisu vaarallinen ilmaston lämpenemisen.

”Olemme saaneet merkittävää ymmärrystä siitä, luonnon viimeisten 60-70 vuoden aikana, ei pieni osa, koska hiili-14”, sanoo Marra. On varmasti vaikea liioitella sen vaikutusta tieteeseen. Sen löytäjät Kamen ja Ruben kuitenkin menestyivät läpimurron jälkeen huonosti.,

Kamen, joka tuli perheen liettuan ja Valko-venäjän émigrés, herätti epäilyksiä MEISTÄ turvallisuusjoukkojen jälkeen MEILLE tuli toinen maailmansota, ja hän oli havaittu ruokailu Neuvostoliiton konsulaatin virkamiehet. Hänet erotettiin laboratoriostaan ja hänen passinsa takavarikoitiin. Kamen tuotiin myöhemmin vuonna 1948 edustajainhuoneen Un-American Activities Committeen eteen syytettynä salaisuuksien välittämisestä neuvostoliittolaisille. Vasta vuosisadan lopulla hänen maineensa rehabilitoitiin.

Rubenilla oli vielä huonompi tuuri., Pearl Harborin jälkeen hän aloitti tutkimukset kemiallisen aseen fosgeeni-kaasun fysiologisista vaikutuksista. Yhden testin aikana kaasuampulli hajosi ja häntä ruiskutettiin fosgeenilla. Hän kuoli muutamaa tuntia myöhemmin.

Jos tarina hiili-14 on yksi merkittävä esimerkkejä tieteen kehitykseen 20-luvulla, surullisia kohtaloita kaksi sen tärkeimmät pelaajat on merkki myrskyisä kertaa, jossa he elivät.

• Kuuma Hiili: Hiili-14 ja Vallankumous Tieteen John Marra on julkaissut Columbia University Press (£27). Jos haluat tilata kopion, mene guardianbookshop.com., Ilmainen UK p&s kaikki online-tilauksia yli £15

  • Jaa Facebook
  • Jaa Twitterissä
  • Jaa Sähköpostitse
  • Jaa LinkedIn
  • Jaa Pinterest
  • Jaa WhatsApp
  • Jaa Messenger.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *