Định tuổi bằng đồng vị phóng xạ

Chiếc đồng hồ hàm mũ

Số hạt nhân mẹ tuân theo N(t)=N₀e^−λt, với T½=ln2/λ. Nếu lượng ban đầu được biết hoặc suy ra, thời gian đã trôi qua được xác định từ phần còn lại.

Đồng vị mẹ và đồng vị con

Phân rã biến đồng vị mẹ thành đồng vị con. Trong thực hành, người ta thường đo tỉ số đồng vị vì tỉ số có thể chính xác hơn số nguyên tử tuyệt đối; hóa học khoáng vật khi kết tinh cũng giúp ràng buộc điều kiện ban đầu.

Vì thế, đo một tỉ số không tự động tạo ra một “tuổi”. Cần biết vật liệu nào, hệ mẹ-con nào và sự kiện địa chất hay khảo cổ nào đang được ghi lại.

Điều kiện hệ kín

Sau khi đồng hồ bắt đầu, giả thiết quan trọng là đồng vị mẹ và con không bị thêm vào hay mất đi một cách chọn lọc. Nung nóng, phong hóa, dòng chất lưu, tái kết tinh hoặc nhiễm bẩn đều có thể làm hệ bị đặt lại một phần.

Định tuổi đáng tin cậy kiểm tra bối cảnh khoáng vật, nhiều hệ đồng vị hoặc sự nhất quán nội bộ.

Chọn hệ đồng vị phù hợp với thang thời gian

Chu kỳ bán rã phải phù hợp với tuổi cần đo. ¹⁴C thích hợp với vật liệu hữu cơ tương đối trẻ; U–Pb, K–Ar và các hệ dài hơn phù hợp với đá và khoáng vật cổ.

Nếu chọn đồng hồ không phù hợp, lượng mẹ có thể còn quá ít hoặc thay đổi quá nhỏ để xác định tuổi chính xác.

Ví dụ có lời giải

1. Hai chu kỳ bán rã

2. Đổi phần còn lại thành tuổi

3. Nhận ra giả thiết bị phá vỡ