Martin Kamen dolgozott, három nap, három éjjel, alvás nélkül. Az amerikai kémikus egy olyan projektet fejezett be, amelyben ő és egy kollégája, Sam Ruben egy grafitdarabot bombázott szubatomi részecskékkel. Munkájuk célja a szén új formáinak létrehozása volt, amelyek gyakorlati felhasználással rendelkezhetnek.,

kimerült, Kamen a kaliforniai Berkeley-i laboratóriumából kilépett, miután 1940.február 27-én a korai órákban befejezte a projektet. Nagy szüksége volt egy kis szünetre. Rumpled, vörös szemű, három napos szakállas növekedéssel, rendetlennek tűnt.

és ez sajnálatos volt. A Berkeley-i rendőrség ezután egy szökött elítéltet keresett, aki éppen több gyilkosságot követett el. Amikor meglátták a sértetlen Kament, azonnal elfogták, a járőr kocsijának hátuljába zárták, és gyanúsítottként hallgatták ki.,

így az elmúlt évszázad egyik legforradalmasabb kutatását születésekor majdnem megszüntették, amikor egyik vezető tudósát gyilkossággal vádolták. Csak akkor, amikor a tanúk világossá tette, hogy Kamen nem az volt, aki a rendőrség azután, hogy kiengedték, majd mehet vissza a Kaliforniai Egyetem Sugárzási Laboratórium, hogy nézd meg a darab grafit, hogy Ruben volt sugároz.,

nem tartott sokáig a pár rájönni, hogy figyelemre méltó tulajdonságokkal rendelkező anyagot állítottak elő, amely azóta számos különböző tudományos területet átalakított, és továbbra is segíti a tudósokat a jelentős felfedezések elvégzésében. A grafit besugárzásával szén-14-et hoztak létre.

Martin Kamen 1939., Fotó: AMERIKAI Nemzeti Levéltár Nyilvános Domain Archívum

“Az a borús reggel, este, a február 27-1940-ben kezdődött a forradalom, élettan, biokémia, régészet, a geológia, biomedicine, oceanográfia, palaeoclimatology, valamint antropológia, valamint a nukleáris kémia” – mondja környezet kutató, John Marra, a szerző az újonnan megjelent Forró Szén: Szén-14 Forradalom a Tudományban. “A szén-14, amely talán a legfontosabb izotóp a Földön, “született”.”

a szén-14 magjában hat proton és nyolc neutron található., Ezzel szemben a legtöbb szén a testünkben és a külvilágban, amit szén-12-nek hívnak, hat protonnal és hat neutronnal rendelkezik. Döntő fontosságú, hogy ez a két extra neutron instabillá teszi a szén-14 atom magját, hogy radioaktívan bomlik egy nitrogénatommá. Ennél is fontosabb, hogy ezek a bomlások viszonylag ritkák, így több tízezer év alatt meg lehet mérni a szénmintában bekövetkező változásokat. (Lásd az alábbi négyzetet.)

“a szén az, amiből készülünk” – mondja Marra, aki a New York-i Brooklyn College föld-és Környezettudományi professzora. “A szén az élet., Alapvető fontosságú az is, hogy hogyan élünk, hogyan lakható a Föld – nagyjából mindent. A szén hosszú élettartamú radioizotópjának felfedezése óta csodálatos eszközünk van arra, hogy a földön – és talán az univerzumban-a létezés szinte minden aspektusába belemerüljünk.”

ahogy Marra a carbon-14 figyelemre méltó történetében kiderül, a tudósok gyorsan rájöttek, hogy az izotópnak ma az élőlényekre kell hatnia. A kozmikus sugarak áthatolnak a felső atmoszférán,és neutronokat küldenek a levegőbe-közölték., Ezek a neutronok a nitrogén atomjait, a Föld légkörének fő összetevőjét érintik, és néhányat szén-14 atomokká alakítanak át. Ezek az atomok viszont oxigénnel kombinálódnak, hogy radioaktív szén-dioxidot hozzanak létre, amelyet a növények felszívnak, amelyeket az állatok elfogyasztanak. “A Földön minden élőlény radioaktív lesz, bár kissé” – mondja Marra.

megvilágosodott Willard Libby, a Chicagói Egyetem, hogy a radioaktivitás által generált szén-14 kihasználható, hogy óriási előny., Egy kémikus, aki dolgozott a Manhattan projekt építeni az első atombomba, Libby rájött, hogy ha egy szervezet meghal, akkor megáll elnyelő szén, beleértve a szén-14, és a meglévő tároló az utóbbi lassan bomlik. Tehát a szervezetből vett minta radioaktivitásának mérésével meg lehet becsülni a szén-14 tartalmát, és meg lehet mérni a halál időpontját. A régészet és a paleontológia tudományát hamarosan forradalmasították.

egy jelentős problémát azonban le kellett küzdeni., A szén-14 csak nagyon alacsony szinten létezik a nemrég elhunyt állatok és növények szövetében: szénatomjaik körülbelül egy billiójából a szén-14. Ezzel szemben a természetes háttérsugárzás – tóriumból és uránból kőzetekben és más forrásokban-sokkal, sokkal magasabb. Hogyan tudták a kutatók elválasztani a carbon-14 gyenge jelét ettől az elsöprő háttérzajtól?

Libby úgy oldotta meg a problémát, hogy gondosan árnyékolta a detektorokat, és kidolgozta azokat a módszereket, amelyekkel ki lehetett hangolni minden olyan sugárzást, amely átjutott a készülék falain., Aztán a széntartalmú gáz metánhoz fordult, hogy technikájának végleges validálását biztosítsa, összehasonlítva két nagyon különböző forrásból származó mintákat. Az egyik mintát földgázból nyerték ki, egy fosszilis tüzelőanyagból, amelynek szén-14-nek már régen el kellett volna pusztulnia. A második a Baltimore-i csatornarendszerből származott, amelyet emberi ürülékből vontak ki. Szén-14-ben gazdagnak kell lennie, miután az emberek éppen előállították-indokolta Libby.

és pontosan ezt találta. Az ősi metánnak nem volt szén-14., Ezzel szemben az emberek által újonnan kiválasztott metán viszonylag gazdag volt az izotópban. Ahogy Marra mondja: “a szennyvízcsatornákból származó emberi hulladék tovább küldte a tudományt.”

Libby akkor feltéve, hogy végső bizonyítékot a társkereső technológia mérésével a radioaktivitás–, valamint a következtetést, hogy a kor – a sorozat szerves minták az ókorban ismert: a fa az Egyiptomi temetkezési hajó Szeszósztrisz III., vászon volt csomagolva egy Holt-Tengeri tekercset, meg egy zsemlét, hogy már “főtt” a vulkánkitörés, hogy eltemették Pompeji. Eredményei tökéletesen illeszkedtek a beolvasott elemek ismert dátumaihoz.,

ragyogó vállalkozás volt, amelyért Libby 1960-ban elnyerte a kémiai Nobel-díjat, bár egy értelemben szerencsés volt. Libby feltételezte, hogy a szén-14-es termelés mértéke a légkörben az elmúlt néhány tízezer évben állandó volt. Valójában meglehetősen széles körben változott, köszönhetően a napfolt aktivitásának változásainak, a légköri atombomba-teszteknek és a fosszilis tüzelőanyagokból származó szén-dioxid növekvő kibocsátásának. Ezeket gondosan figyelembe kell venni az életkor becslésekor, a tudósok most rájönnek, bár a radiokarbon alapjául szolgáló alap társkereső hang marad.,

Willard Libby kémiai Nobel-díjat kapott, 1960 decemberében. Fénykép: Bettmann Archive

újabban a radiokarbon társkereső megváltozott a szén-14 magok által kibocsátott radioaktivitás egyszerű méréséről, hogy közvetlenül számolja az izotóp atomjainak számát egy mintában. Ez egy gyorsító tömegspektrometria (AMS) nevű technikával történik, amely lehetővé tette a tudósok számára, hogy a legapróbb mintából származó csontokat, műtárgyakat és más szénalapú tárgyakat randevúzzanak. “Ez hatalmas előrelépés volt” – mondja Marra., “Az elemzéshez szükséges gramm anyag helyett az AMS csak milligrammot igényel.”

ily módon az AMS fejlesztői egy társkereső forradalmat váltottak ki, amely a 60-as években kezdődött, és azóta” egy új régészeti forradalomban “lépett be” – mondja Marra. A carbon-14 használatának egyik példája annak a gondolatnak a felborulását eredményezte, hogy a korábbi nyugat-európai kultúrák a Közel-Keleten kezdődött és lassan nyugat felé terjeszkedő gyakorlatoktól és ötletektől függtek a gazdálkodás terjedésével., A radiokarbonos kormeghatározás egészen más képet mutatott, és megmutatta, hogy Nagy-Britannia, Franciaország és Közép-Európa neolitikus kultúrái egymástól függetlenül fejlődtek.

később a technikát Nagy-Britanniában, Svájcban és az Egyesült Államokban működő laboratóriumok alkalmazták a Torinói lepel szövéséhez használt lenre. Ezt a ruhát, amelyet egy szakállas ember negatív képével jelöltek meg, egyesek úgy vélték, hogy a temetkezési lepel, amelyben Jézust keresztre feszítés után csomagolták. Csak néhány ruhadarabot használva a tudósok 1260-1390ad-ra keltették.,

mutasson többet

az évek során a szén-14 felhasználása jóval túlmutat az ősi leletek randevúján. A gyógyszereket fel lehet címkézni szén-14-gyel, majd követni, ahogy áthaladnak a testen, hogy teszteljék biztonságosságukat és hatásosságukat. Más kutatók az izotópot használták annak nyomon követésére, hogy a növények hogyan alakítják át a szén-dioxidot cukorrá, feltárva a fotoszintézist alátámasztó bonyolult folyamatokat.,

ezenkívül a szén-14-et kihasználták a plankton és a tengeri élet más formáinak tanulmányozására, feltárva, hogy az óceánok vizei hogyan keringenek a bolygó körül söprő áramok nagy összekapcsolt hálójában. “A hal széntartalma regisztrálja azt, amit eszik, ami viszont tükrözi a környező víz kémiáját, amelyet az óceán keveredése befolyásol” – mondja Marra., Jó intézkedés, szén-14 játszik jelentős szerepet feltárása, hogy milyen éghajlaton megváltoztak a Földön több tízezer év, a munka roppant jelentőséggel bír, mint a tudósok, hogy nehezen értem, hogy a növekvő szén-dioxid-kibocsátás most kiváltó veszélyes globális fűtés.

“az elmúlt 60-70 évben jelentős megértést szereztünk a természeti világról, nem kis részben a szén-14 miatt” – mondja Marra. Természetesen nehéz eltúlozni a tudományra gyakorolt hatását. Felfedezői, Kamen és Ruben azonban mindketten rosszul teljesítettek az áttörés után.,

Kamen, aki litván és fehérorosz emigráns családból származott, az amerikai biztonsági erők gyanúját keltette, miután az Egyesült Államok belépett a második világháborúba, és megfigyelték a szovjet konzuli tisztviselőkkel. A laboratóriumból kivették, az útlevelét lefoglalták. Kamen később 1948-ban került a House Un-American Activities Bizottság elé, azzal vádolva, hogy titkokat adott át a szovjeteknek. Század végéig nem rehabilitálták hírnevét.

Ruben még rosszabb szerencséje volt., Pearl Harbor után kutatásokat kezdett a foszgén gáz, egy vegyi fegyver élettani hatásairól. Az egyik vizsgálat során a gáz ampullája eltört, és foszgénnel permetezték. Néhány órával később meghalt.

Ha a carbon-14 története a 20. század tudományos fejlődésének egyik figyelemre méltó példája, két fő szereplőjének szomorú sorsa annak a viharos időknek a jele, amelyben éltek.

• Hot Carbon: Carbon – 14 and a Revolution in Science by John Marra is published by Columbia University Press (£27). A másolat megrendeléséhez menjen a következőre guardianbookshop.com., Ingyenes UK p&p minden online megrendelésnél £15 felett

  • Megosztás a Facebook-on
  • Megosztás a Twitteren
  • Megosztás e-mailben
  • Megosztás LinkedIn
  • Megosztás a Pinteresten
  • Megosztás a WhatsApp
  • megosztás A Messenger.

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük