Pussabrukšanas periods

- [Stāstītājs] Šis ir neandertālieša galvaskauss.

Neandertālieši ir izmirusi cilvēku suga,

un mēs uzskatām, ka tie izmira

aptuveni pirms 35 līdz 40 tūkstošiem gadu.

Bet šī ir Zeme, un mēs uzskatām, ka Zeme

ir aptuveni četrus ar pusi miljardus gadus veca.

Bet man vienmēr bija jautājums: "Kā mēs to zinām?

"Kā mēs to visu uzzinājām?"

Izrādās, ka viens no izplatītākajiem paņēmieniem ir radiometriskā datēšana,

kur mēs izmantojam radioizotopus, lai to noskaidrotu.

Bet kā tas darbojas?

Kā tu izmanto radioaktivitāti,

lai noskaidrotu cik vecs kaut kas ir?

Nu, tūlīt uzzināsim.

Ogleklis-14 ir oglekļa radioizotops,

un tas sadalās stabilākā izotopā - slāpeklī-14.

Ja tu paņem jebkādu oglekļa-14 daudzumu kādu vēlies,

paņem, cik gribi.

Paņemsim kādu apaļu skaitli,

teiksim, 100 gramus.

Laikam ejot, atomi sāks sadalīties,

un tādējādi oglekļa-14 daudzums, kas tev ir,

sāks samazināties, vai ne?

Izrādās, ka pēc aptuveni 5730 gadiem,

50 grami oglekļa-14 būs sadalījušies slāpeklī-14,

un tev būs palikuši tikai 50 grami.

Tagad mans jautājums tev ir:

kā tu domā, kas notiks,

ja mēs pagaidīsim vēl 5730 gadus?

Mana intuīcija saka, ka tagad tam vajadzētu nonākt līdz nullei.

Visam ogleklim-14 vajadzētu sadalīties.

Nu, tas taču ir loģiski, vai ne?

Pirmajā posmā,

pirmajos 5730 gados, 50 grami sadalījās.

Tagad mēs gaidām tādu pašu laiku,

vēl 50 gramiem vajadzētu sadalīties.

Tātad, acīmredzot, tam vajadzētu nonākt līdz nullei,

bet izrādās, ka tā nenotiek.

Tā vietā mēs konstatējam, ka tagad sadalās puse no šī daudzuma.

No 50 gramiem sadalās 25 grami,

un mums paliek vēl 25 grami.

Un tas turpinās tāpat.

Ja tu pagaidi vēl 5730 gadus,

puse no šīs vērtības sadalās, un tā tālāk.

Tā notiek radioaktivitāte.

Tas nozīmē, ka neatkarīgi no tā, cik daudz

oglekļa-14 tev ir,

nav svarīgi, cik daudz tev ir,

bet ja tu pagaidi 5730 gadus,

tas samazināsies līdz pusei no savas vērtības,

pusei no tā, kas tev ir tagad.

Un tāpēc to sauc,

šo skaitli sauc par pussabrukšanas periodu.

Tas ir skaitlis, kas tev norāda, cik ilgi jāgaida,

lai 50%, puse no daudzuma

kas tev ir, sadalītos.

Tā varētu būt puse no masas, kam jāsadalās.

Tā varētu būt puse no atomu skaita,

kas tev pašlaik ir, lai sadalītos, moļu skaits, jebkas.

Tā ir puse no daudzuma,

cik ilgi tev jāgaida,

lai puse no šī daudzuma sadalītos.

Paņemsim citu piemēru.

Ja tu paņem urānu-238,

izrādās, ka tas ir radioizotops,

un izrādās, ka jebkurš nestabilākais izotops, ko tu iegūsti

pēc sabrukšanas arī sadalās radioaktīvi

un tā ir tāda ķēde,

bet galu galā tā beidzas ar svinu.

Bet tas nav galvenais.

Svarīgi ir tas, ka urāna-238 pussabrukšanas periods

ir aptuveni četri ar pusi miljardi gadu.

Ko tas nozīmē?

Nu, tas nozīmē, ka ja tu paņem kādu daudzumu

urāna-238, atkal, nav svarīgi,

cik daudz tu paņem tagad,

paņemsim kādus 68 gramus.

Tev ir 68 grami urāna-238.

Ja tu pagaidi četrus ar pusi miljardus gadu,

šis daudzums samazināsies uz pusi.

Kas notiks, ja tu pagaidīsi

vēl četrus ar pusi miljardus gadu?

Nu, atkal, šis daudzums neizzudīs.

Atkal, tas samazināsies uz pusi,

un tas turpināsies tā.

Pussabrukšanas periods.

Katram radioizotopam būs savs pussabrukšanas periods.

Bet lielais jautājums ir -

kāpēc radioaktivitāte notiek tieši šādi?

Lai to labāk saprastu, uzspēlēsim spēli.

Ievietosim 100 miljonus cilvēku telpā

un nolemjam mest monētu katru minūti.

Ja tu uzmeti ciparu, tu esi izgājis,

spēle ir beigusies, tu atstāj telpu,

bet ja tu uzmeti ģerboni, tu paliec telpā,

gaidi vēl vienu minūti un atkal met monētu.

Un tu turpini to darīt.

Tātad mans jautājums tev ir:

kas notiks pēc minūtes?

Mēs sākam spēli, gaidām minūti,

visi met monētu.

Cik cilvēku paliks telpā pēc vienas minūtes?

Nu, tu teiktu, ka monētas mešana ir nejaušs notikums,

tātad ir 50% iespēja uzmest ģerboni vai ciparu.

Ja es koncentrējos uz vienu konkrētu indivīdu, man nav ne jausmas,

vai šis cilvēks uzmetīs ģerboni vai nē,

ģerboni vai ciparu.

Bet tā kā mums ir 100 miljoni cilvēku,

statistika sāk darboties.

Tātad 50% no šīs grupas uzmetīs ģerboni

un aptuveni 50% uzmetīs ciparu.

Tas nozīmē, ka puse no viņiem paliks telpā

un otra puse būs izgājusi.

Tātad mums būtu 50 miljoni telpā, vai ne?

Tagad turpinām.

Mēs gaidām vēl vienu minūti.

Kā tu domā, kas notiks?

Vai tu domā, ka tagad visi 50 miljoni atstās telpu?

Nē, tu teiktu,

"Ei, tas pats notiks atkal"

jo atkal, 50% no, ziniet, ir nejauša iespēja,

50% no viņiem uzmetīs ģerboni, 50% no viņiem uzmetīs ciparu.

Atkal tikai 50% no šī skaita paliks.

Tas ir, 25 miljoni paliks,

un spēle turpināsies šādi.

Vai tu redzi paralēles starp abiem?

Es domāju, tā kā monētas mešana ir gandrīz nejaušs notikums,

ja es koncentrētos uz vienu konkrētu indivīdu,

šis cilvēks varētu izdzīvot spēlē

vēl 100 metienus

vai šis cilvēks varētu atstāt telpu jau nākamajā minūtē.

Man nav ne jausmas.

Es nevaru komentēt, kas notiek individuāli,

bet tā kā mums ir 100 miljoni no viņiem,

statistika kļūst nozīmīgāka.

Es varu pateikt, ka 50% no tā turpinās sadalīties,

50% no viņiem ir jāaiziet.

Kaut kas ļoti līdzīgs notiek šeit.

Ja tu paņem vienu atomu,

nav iespējams paredzēt, kas notiks.

Tas var sadalīties jau nākamajā sekundē

vai tas var nesadalīties vēl miljardu gadu.

Par to nav absolūti nekādas iespējas runāt.

Bet ja tu paņem miljardiem un triljoniem

un triljoniem atomu kopā,

ja tu paņem daudz no tiem kopā,

tad statistika kļūst nozīmīga.

Un tā, četros ar pusi miljardos gadu,

ja puse no tiem sadalās,

tad vēl pēc četriem ar pusi miljardiem gadu

atkal tikai pusei no tiem ir jāsadalās,

un tāpēc tam ir jāturpinās.

Vai tas nav loģiski?

Padomā par to brīdi.

Būtiskākais šeit ir tas, ka radioaktivitāte ir nejaušs process,

un tieši tāpēc iespējas,

ka radioaktīvs atoms sadalīsies

jebkurā dotajā brīdī ir 50-50.

Ir 50% iespēja, ka tas sadalīsies,

50% iespēja, ka tas nesadalīsies.

Šis ir iemesls, kāpēc statistika darbojas,

un starp citu, nav absolūti nekādas iespējas

ietekmēt šīs iespē­jas.

Nav nekā, ko tu varētu darīt, lai, teiksim, piespiestu to sadalīties

vai apturētu to no sadalīšanās.

Viss, ko tu vari darīt, ir tikai sēdēt un vērot.

Tas arī nozīmē, ka pussabrukšanas periods

radioaktīvam paraugam ir fiksēts.

Piemēram, ogleklim-14 vienmēr ir pussabrukšanas periods

5730 gadi, punkts.

Nav svarīgi, cik daudz oglekļa-14 tu paņem,

kādos apstākļos tu to paņem, tam nav nozīmes.

Līdzīgi, urāna-238 pussabrukšanas periods

vienmēr būs četri ar pusi miljardi gadu, punkts.

Un tas ir lieliski,

jo tikai skatoties uz pussabrukšanas periodiem,

tu vari spriest par to, kuri izotopi ir radioaktīvāki.

Es domāju, kurš no šiem diviem, tavuprāt, ir radioaktīvāks?

Nu, ogleklim-14 vajag tikai aptuveni 5700 gadus,

lai sadalītos līdz pusei no vērtības.

Bet urānam vajag aptuveni četrus ar pusi miljardus gadu.

Tātad tu uzreiz vari redzēt,

ka tā kā tam ir īsāks pussabrukšanas periods,

ogleklim-14 jābūt radioaktīvākam.

Jo īsāks pussabrukšanas periods, jo ātrāk tas sadalās,

jo radioaktīvāks kaut kas ir.

Ir izotopi, kuriem pussabrukšanas periods ir tikai dažas sekundes.

Jebkurā gadījumā, tagad ir viena liela atšķirība

starp spēli, ko mēs spēlējām,

un to, kā radioaktivitāte notiek realitātē.

Kāda ir šī atšķirība?

Nu, ļauj man pārvietot šo lietu malā.

Ja mēs atgriežamies pie spēles, ko mēs spēlējām,

un mēģinām uzzīmēt grafiku.

Pa Y asi mēs atzīmēsim cilvēku skaitu,

kas ir palikuši,

un pa X asi mēs atzīmēsim pussabrukšanas periodu skaitu.

Sākotnēji mums bija 100 miljoni cilvēku,

tātad 100% no viņiem palika,

un viņi palika telpā aptuveni minūti.

Tad viņi meta monētu

un tad, uzreiz šis skaitlis samazinājās uz pusi,

uz pusi no tā, 50%.

Un tad atkal, tie palika telpā minūti,

un tad atkal, tas uzreiz samazinājās uz pusi

un tas turpinājās tā, vai ne?

Nu, atšķirība ir tā, ka īstajā radioaktivitātē

tas nenotiek šādi.

Tas nav tā, ka 68 grami paliks 68 grami

četrus ar pusi miljardus gadu

un tad momentāni samazināsies līdz 34 gramiem kā šeit.

Tā vietā, radioaktivitāte ir nepārtraukts process,

kas būs nepārtraukts izotopa daudzums,

kas tev ir, nepārtraukti sadalīsies.

Šis skaitlis nepārtraukti samazināsies.

Un tāpēc īstais grafiks, ko tu iegūsi,

būs vairāk līkne, kas izskatās šādi.

Bet būtība ir tāda,

pēc viena pussabrukšanas perioda,

kas varētu būt 5730 gadi ogleklim-14

vai četri ar pusi miljardi gadu urānam-238.

Bet ja tu pagaidi vienu pussabrukšanas periodu, skaties,

skaitlis samazinās līdz 50%.

Un tad, ja tu pagaidi otru pussabrukšanas periodu,

vēl vienu pussabrukšanas periodu, skaitlis samazinās līdz 50% no tā,

kas ir 25% un tā tālāk.

Tas tagad mūs noved pie mūsu sākotnējā jautājuma.

Kā tu nosaki lietu vecumu?

Piemēram, kā tu nosaki, cik veca ir Zeme?

Ģeologi izmanto tā sauktos cirkona kristālus.

Es tev pateikšu, kas ir tik īpašs šajos kristālos.

Tie absolūti ienīst svinu.

Mēs neuztrauksimies par to, kāpēc tā ir,

bet tas izrādās esam patiesība.

Bet teiksim, tu atrodi cirkona kristālu

un tajā tu atrodi urāna pēdas

un arī svinu.

Un lai būtu vienkāršāk, paņemsim

tikai 10 miligramus

un 10 miligramus šeit, labi?

Bet tad tu jautā: no kurienes radās šis svins?

Tu saproti, ei, liela daļa šī urāna ir radioaktīva,

un tāpēc šim svinam ir jābūt radušamies no urāna sabrukšanas.

Nav cita veida, kā šis svins varētu būt šeit nonācis.

Un tāpēc tas nozīmē, ka tu secini,

ka kad šis kristāls veidojās sen atpakaļ,

visiem šiem svina atomiem ir vajadzējis būt urānam

sākotnēji.

Un tad sabrukšanas dēļ tie pārvērtās svinā.

Un tā tu secini,

ka droši vien, kad kristāls veidojās,

tev ir vajadzējis būt aptuveni 10%, 20 miligramiem urāna.

Bet pagaidi brīdi, paskaties, ko tas nozīmē.

Tas nozīmē, ka aptuveni puse no urāna atomiem ir sadalījušies.

Un tā kā mēs zinām, ka urāna pussabrukšanas periods

ir vienmēr četri ar pusi miljardi gadu,

tu saki: "Aha, aptuveni četriem ar pusi miljardiem gadu

"ir vajadzējis paiet kopš laika, kad kristāls veidojās."

Tagad, es zinu, ka tas ir vienkāršots skaidrojums,

bet tu saprati domu, vai ne?

Tagad, lai noteiktu visas Zemes vecumu,

nu, mēs skatāmies uz daudziem šādiem iežiem,

kuri, mēs uzskatām, ir ļoti veci,

un mēs atradām, ka gandrīz visi vecākie datējumi ir aptuveni

četri ar pusi miljardi gadu.

Un tā mēs secinājām,

ka varbūt Zeme veidojās

aptuveni pirms četriem ar pusi miljardiem gadu.

Labi, bet kā ar neandertāliešu kauliem?

Mēs izmantojām ļoti līdzīgu metodi,

bet tā vietā, lai izmantotu urānu,

jo urāna sabrukšana notiek

daudz garākā laika posmā,

mēs izmantojam oglekļa datēšanu.

Visiem dzīvajiem organismiem, ieskaitot tevi un mani,

ir radioaktīvs ogleklis-14 mūsu iekšienē.

Un tāpēc, skatoties, cik daudz oglekļa-14 ir palicis,

atkal, tas ir vienkāršots skaidrojums,

bet skatoties uz to, mēs varam aprēķināt,

cik sen atpakaļ šis cilvēks dzīvoja.

Tāpēc es uzskatu, ka radioaktivitāte ir neticami forša.