रेडियोमेट्रिक डेटिंग: परिभाषा, यह कैसे काम करता है, उपयोग और उदाहरण

यदि आप जानना चाहते हैं कि किसी व्यक्ति या किसी व्यक्ति की उम्र कितनी है, तो आप आम तौर पर एक सटीक उत्तर पर पहुंचने के लिए केवल प्रश्न पूछने या गूगलिंग के संयोजन पर भरोसा कर सकते हैं। यह एक सहपाठी की उम्र से लेकर संयुक्त राज्य अमेरिका के एक संप्रभु राष्ट्र के रूप में अस्तित्व में आने तक (243 और 2019 की गिनती के अनुसार) हर चीज पर लागू होता है।

लेकिन पुरातनता की वस्तुओं की उम्र के बारे में क्या, एक नए खोजे गए जीवाश्म से लेकर बहुत उम्र तक धरती अपने आप?

ज़रूर, आप इंटरनेट को खंगाल सकते हैं और जल्दी से सीख सकते हैं कि वैज्ञानिक सहमति ग्रह की उम्र को लगभग 4.6 अरब वर्ष billion. लेकिन Google ने इस नंबर का आविष्कार नहीं किया; इसके बजाय, मानव सरलता और अनुप्रयुक्त भौतिकी ने इसे प्रदान किया है।

विशेष रूप से, एक प्रक्रिया जिसे कहा जाता है रेडियोमेट्रिक डेटिंग वैज्ञानिकों को वस्तुओं की उम्र निर्धारित करने की अनुमति देता है, जिसमें चट्टानों की उम्र भी शामिल है, जो हजारों साल से लेकर अरबों साल पुरानी है और सटीकता की एक अद्भुत डिग्री है।

यह बुनियादी गणित के एक सिद्ध संयोजन और विभिन्न रासायनिक तत्वों के भौतिक गुणों के ज्ञान पर निर्भर करता है।

समझ में रेडियोमेट्रिक डेटिंग तकनीकसबसे पहले आपको यह समझना होगा कि क्या मापा जा रहा है, माप कैसे किया जा रहा है और माप की प्रणाली की सैद्धांतिक और व्यावहारिक सीमाओं का उपयोग किया जा रहा है।

एक सादृश्य के रूप में, मान लें कि आप खुद को आश्चर्यचकित पाते हैं, "बाहर कितना गर्म (या ठंडा) है?" आप वास्तव में यहां जो खोज रहे हैं वह है तापमान, जो मूल रूप से इस बात का विवरण है कि हवा में अणु कितनी तेजी से आगे बढ़ रहे हैं और एक दूसरे से टकरा रहे हैं, एक सुविधाजनक संख्या में अनुवादित। इस गतिविधि को मापने के लिए आपको एक उपकरण की आवश्यकता है (एक थर्मामीटर, जिसके विभिन्न प्रकार मौजूद हैं)।

आपको यह जानने की भी आवश्यकता है कि आप किसी विशेष प्रकार के उपकरण को काम पर कब लागू कर सकते हैं या नहीं कर सकते हैं; उदाहरण के लिए, यदि आप जानना चाहते हैं कि सक्रिय लकड़ी के चूल्हे के अंदर कितना गर्म है, तो आप शायद इसे समझते हैं चूल्हे के अंदर शरीर के तापमान को मापने के लिए घरेलू थर्मामीटर लगाने से साबित नहीं होगा मददगार।

इस बात से भी अवगत रहें कि कई शताब्दियों के लिए, अधिकांश मानव "ज्ञान" चट्टानों की उम्र, ग्रैंड कैन्यन जैसी संरचनाओं, और आपके आस-पास की हर चीज बाइबिल के उत्पत्ति खाते पर आधारित थी, जो यह मानती है कि संपूर्ण ब्रह्मांड शायद १०,००० है साल पुराना।

इस तरह की लोकप्रिय लेकिन विचित्र और वैज्ञानिक रूप से असमर्थित धारणाओं के सामने आधुनिक भूवैज्ञानिक पद्धतियां कई बार कांटेदार साबित हुई हैं।

रेडियोमेट्रिक डेटिंग इस तथ्य का लाभ उठाती है कि कुछ खनिजों (चट्टानों, जीवाश्मों और अन्य अत्यधिक टिकाऊ वस्तुओं) की संरचना समय के साथ बदलती है। विशेष रूप से, उनके घटक की सापेक्ष मात्रा तत्वों गणितीय रूप से पूर्वानुमेय तरीके से बदलाव, एक घटना के लिए धन्यवाद जिसे कहा जाता है रेडियोधर्मी क्षय.

यह बदले में के ज्ञान पर निर्भर करता है आइसोटोप, जिनमें से कुछ "रेडियोधर्मी" हैं (अर्थात, वे एक ज्ञात दर पर स्वचालित रूप से उप-परमाणु कणों का उत्सर्जन करते हैं)।

आइसोटोप एक ही तत्व के विभिन्न संस्करण हैं (जैसे, कार्बन, यूरेनियम, पोटेशियम); उनके पास समान संख्या है प्रोटान, यही कारण है कि तत्व की पहचान नहीं बदलती है, लेकिन अलग-अलग संख्याएं न्यूट्रॉन.

• आपको ऐसे लोगों और अन्य स्रोतों से मिलने की संभावना है जो रेडियोमेट्रिक डेटिंग विधियों को सामान्य रूप से "रेडियोकार्बन डेटिंग" या जस्ट के रूप में संदर्भित करते हैं "कार्बन डेटिंग।" यह 5K, 10K और 100-मील दौड़ दौड़ को "मैराथन" के रूप में संदर्भित करने से अधिक सटीक नहीं है, और आप सीखेंगे कि क्यों एक में बिट।

प्रकृति में कुछ चीजें कम या ज्यादा स्थिर दर से गायब हो जाती हैं, भले ही शुरू करने के लिए कितना कुछ है और कितना शेष है। उदाहरण के लिए, एथिल अल्कोहल सहित कुछ दवाएं, शरीर द्वारा निश्चित संख्या में ग्राम प्रति घंटे (या जो भी इकाइयाँ सबसे सुविधाजनक हों) पर चयापचय की जाती हैं। अगर किसी के सिस्टम में पांच पेय के बराबर है, तो शरीर को शराब को साफ करने में पांच गुना समय लगता है, जितना कि उसके सिस्टम में एक पेय होने पर होता।

कई पदार्थ, हालांकि, जैविक और रासायनिक दोनों, एक अलग तंत्र के अनुरूप होते हैं: किसी दिए गए में समय अवधि, आधा पदार्थ एक निश्चित समय में गायब हो जाएगा चाहे कितना भी शुरू करने के लिए मौजूद हो साथ से। ऐसे पदार्थों को कहा जाता है a हाफ लाइफ. रेडियोधर्मी समस्थानिक इस सिद्धांत का पालन करते हैं, और उनकी क्षय दर बेतहाशा भिन्न होती है।

इसकी उपयोगिता आसानी से गणना करने में सक्षम होने में निहित है कि माप के समय कितना मौजूद है, इसके आधार पर किसी दिए गए तत्व का कितना समय मौजूद था। ऐसा इसलिए है क्योंकि जब रेडियोधर्मी तत्व पहली बार अस्तित्व में आते हैं, तो यह माना जाता है कि वे पूरी तरह से एक ही समस्थानिक से मिलकर बने हैं।

जैसा कि समय के साथ रेडियोधर्मी क्षय होता है, इस सबसे सामान्य आइसोटोप का अधिक से अधिक "क्षय" (यानी, परिवर्तित हो जाता है) एक अलग आइसोटोप या आइसोटोप में; इन क्षय उत्पादों को उचित रूप से कहा जाता है बेटी समस्थानिक.

कल्पना कीजिए कि आप चॉकलेट चिप्स के साथ एक निश्चित प्रकार की आइसक्रीम का आनंद लेते हैं। आपके पास एक डरपोक, लेकिन विशेष रूप से चतुर, रूममेट नहीं है जो खुद आइसक्रीम पसंद नहीं करता है, लेकिन विरोध नहीं कर सकता चिप्स खाने से बाहर निकलना - और पता लगाने से बचने के प्रयास में, वह अपने द्वारा खाए जाने वाले प्रत्येक के स्थान पर a किशमिश।

वह सभी चॉकलेट चिप्स के साथ ऐसा करने से डरता है, इसलिए इसके बजाय, वह प्रत्येक दिन शेष चॉकलेट की आधी संख्या स्वाइप करता है। चिप्स और किशमिश उनके स्थान पर रखता है, कभी भी अपने मिठाई के अपने शैतानी परिवर्तन को पूरा नहीं करता है, लेकिन करीब हो रहा है और करीब।

एक दूसरे मित्र को कहें जो इस व्यवस्था से अवगत है और देखता है कि आपके आइसक्रीम के कार्टन में 70 किशमिश और 10 चॉकलेट चिप्स हैं। वह घोषणा करती है, "मुझे लगता है कि आप लगभग तीन दिन पहले खरीदारी करने गए थे।" वह यह कैसे जानती है?

यह आसान है: आपने कुल 80 चिप्स के साथ शुरुआत की होगी, क्योंकि अब आपके पास अपनी आइसक्रीम में 70 + 10 = 80 कुल एडिटिव्स हैं। क्योंकि आपका रूममेट किसी भी दिन आधे चिप्स खाता है, और निश्चित संख्या नहीं, कार्टन में एक दिन पहले 20 चिप्स, उसके एक दिन पहले 40 और उससे एक दिन पहले 80 चिप्स होने चाहिए।

रेडियोधर्मी समस्थानिकों की गणना अधिक औपचारिक होती है लेकिन उसी मूल सिद्धांत का पालन करें: यदि आप रेडियोधर्मी तत्व का आधा जीवन जानते हैं और यह माप सकते हैं कि प्रत्येक आइसोटोप कितना मौजूद है, तो आप जीवाश्म, चट्टान या अन्य इकाई की आयु का पता लगा सकते हैं जिससे यह आता है।

ऐसे तत्व जिनकी अर्ध-आयु होती है, आज्ञापालन करने वाले कहलाते हैं a पहले के आदेश क्षय प्रक्रिया। उनके पास वह है जिसे दर स्थिरांक के रूप में जाना जाता है, जिसे आमतौर पर k द्वारा दर्शाया जाता है। प्रारंभ में उपस्थित परमाणुओं की संख्या के बीच संबंध (N₀), माप के समय मौजूद संख्या N बीता हुआ समय t, और दर स्थिरांक k को गणितीय रूप से दो समान तरीकों से लिखा जा सकता है:

एन = एन₀इ^{-केटी}

या

एलएन [एन / एन₀] = −kt

इसके अलावा, आप जानना चाह सकते हैं गतिविधि एक नमूने का, आमतौर पर प्रति सेकंड या डीपीएस में विघटन में मापा जाता है। इसे केवल इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:

ए = केटी

आपको यह जानने की आवश्यकता नहीं है कि ये समीकरण कैसे प्राप्त होते हैं, लेकिन आपको इनका उपयोग करने के लिए तैयार रहना चाहिए ताकि रेडियोधर्मी समस्थानिकों से संबंधित समस्याओं को हल किया जा सके।

जीवाश्म या चट्टान की आयु का पता लगाने में रुचि रखने वाले वैज्ञानिक यह निर्धारित करने के लिए एक नमूने का विश्लेषण करते हैं किसी दिए गए रेडियोधर्मी तत्व की बेटी समस्थानिक (या समस्थानिक) का उसके मूल समस्थानिक से अनुपात नमूना। गणितीय रूप से, उपरोक्त समीकरणों से, यह N/N. है₀. तत्व की क्षय दर के साथ, और इसलिए इसका आधा जीवन, पहले से ज्ञात, इसकी आयु की गणना करना सीधा है।

चाल यह जान रही है कि विभिन्न सामान्य रेडियोधर्मी समस्थानिकों में से कौन सा देखना है। यह बदले में वस्तु की अनुमानित अनुमानित आयु पर निर्भर करता है क्योंकि रेडियोधर्मी तत्व अत्यधिक भिन्न दरों पर क्षय होते हैं।

साथ ही, दिनांकित होने वाली सभी वस्तुओं में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले प्रत्येक तत्व नहीं होंगे; आप किसी दी गई डेटिंग तकनीक वाले आइटम को केवल तभी डेट कर सकते हैं, जब उनमें आवश्यक यौगिक या यौगिक शामिल हों।

यूरेनियम-लेड (यू-पीबी) डेटिंग: रेडियोधर्मी यूरेनियम दो रूपों में आता है, यूरेनियम -238 और यूरेनियम -235। संख्या प्रोटॉन प्लस न्यूट्रॉन की संख्या को संदर्भित करती है। यूरेनियम का परमाणु क्रमांक 92 है, जो इसके प्रोटॉनों की संख्या के अनुरूप है। जो क्रमशः सीसा-206 और सीसा-207 में क्षय हो जाता है।

यूरेनियम -238 का आधा जीवन 4.47 अरब वर्ष है, जबकि यूरेनियम -235 का 704 मिलियन वर्ष है। क्योंकि ये लगभग सात के एक कारक से भिन्न होते हैं (याद रखें कि एक अरब एक मिलियन का 1,000 गुना है), यह एक "चेक" साबित होता है सुनिश्चित करें कि आप चट्टान या जीवाश्म की उम्र की ठीक से गणना कर रहे हैं, इसे सबसे सटीक रेडियोमेट्रिक डेटिंग में से एक बना रहे हैं तरीके।

लंबे आधे जीवन इस डेटिंग तकनीक को विशेष रूप से पुरानी सामग्रियों के लिए उपयुक्त बनाते हैं, लगभग 1 मिलियन से 4.5 बिलियन वर्ष पुरानी।

यू-पीबी डेटिंग दो समस्थानिकों के खेलने के कारण जटिल है, लेकिन यह संपत्ति भी है जो इसे इतना सटीक बनाती है। विधि तकनीकी रूप से भी चुनौतीपूर्ण है क्योंकि सीसा कई प्रकार की चट्टानों से "रिसाव" कर सकता है, जिससे कभी-कभी गणना कठिन या असंभव हो जाती है।

यू-पीबी डेटिंग का उपयोग अक्सर आग्नेय (ज्वालामुखी) चट्टानों की तिथि के लिए किया जाता है, जो जीवाश्मों की कमी के कारण करना कठिन हो सकता है; रूपांतरित चट्टानों; और बहुत पुरानी चट्टानें। ये सभी यहां वर्णित अन्य विधियों के साथ कठिन हैं।

रूबिडियम-स्ट्रोंटियम (आरबी-सीनियर) डेटिंग:रेडियोधर्मी रूबिडियम -87 स्ट्रोंटियम -87 में 48.8 बिलियन वर्षों के आधे जीवन के साथ क्षय हो जाता है। आश्चर्य की बात नहीं है, Ru-Sr डेटिंग का उपयोग बहुत पुरानी चट्टानों को करने के लिए किया जाता है (वास्तव में, पृथ्वी जितनी पुरानी है, क्योंकि पृथ्वी "केवल" लगभग 4.6 बिलियन वर्ष पुरानी है)।

स्ट्रोंटियम अन्य स्थिर (अर्थात, क्षय के लिए प्रवण नहीं) समस्थानिकों में मौजूद है, जिसमें स्ट्रोंटियम -86, -88 और -84 शामिल हैं, अन्य प्राकृतिक जीवों, चट्टानों आदि में स्थिर मात्रा में। लेकिन क्योंकि पृथ्वी की पपड़ी में रूबिडियम-87 प्रचुर मात्रा में है, स्ट्रोंटियम-87 की सांद्रता स्ट्रोंटियम के अन्य समस्थानिकों की तुलना में बहुत अधिक है।

वैज्ञानिक तब स्ट्रोंटियम -87 के अनुपात की तुलना स्थिर स्ट्रोंटियम आइसोटोप की कुल मात्रा से कर सकते हैं ताकि क्षय के स्तर की गणना की जा सके जो स्ट्रोंटियम -87 की खोजी गई एकाग्रता का उत्पादन करता है।

इस तकनीक का उपयोग अक्सर आज तक किया जाता है अग्निमय पत्थर और बहुत पुरानी चट्टानें।

पोटेशियम-आर्गन (K-Ar) डेटिंग: रेडियोधर्मी पोटेशियम समस्थानिक K-40 है, जो कैल्शियम (Ca) और आर्गन (Ar) दोनों में 88.8 प्रतिशत कैल्शियम से 11.2 प्रतिशत आर्गन -40 के अनुपात में क्षय होता है।

आर्गन एक उत्कृष्ट गैस है, जिसका अर्थ है कि यह गैर-प्रतिक्रियाशील है और किसी भी चट्टान या जीवाश्म के प्रारंभिक गठन का हिस्सा नहीं होगी। चट्टानों या जीवाश्मों में पाया जाने वाला कोई भी आर्गन इस प्रकार के रेडियोधर्मी क्षय का परिणाम होना चाहिए।

पोटेशियम का आधा जीवन 1.25 अरब वर्ष है, जो इस तकनीक को रॉक डेटिंग के लिए उपयोगी बनाता है लगभग १००,००० साल पहले (प्रारंभिक मनुष्यों की उम्र के दौरान) से लेकर लगभग ४.३ बिलियन. तक के नमूने बहुत साल पहले। पृथ्वी में पोटेशियम बहुत प्रचुर मात्रा में है, जो इसे डेटिंग के लिए महान बनाता है क्योंकि यह अधिकांश प्रकार के नमूनों में कुछ स्तरों में पाया जाता है। यह आग्नेय चट्टानों (ज्वालामुखी चट्टानों) के डेटिंग के लिए अच्छा है।

कार्बन-14 (C-14) डेटिंग: कार्बन-14 वायुमंडल से जीवों में प्रवेश करता है। जब जीव मर जाता है, तो और नहीं कार्बन-14 समस्थानिक जीव में प्रवेश कर सकता है, और यह उस बिंदु से शुरू होकर सड़ना शुरू हो जाएगा।

कार्बन -14 सभी विधियों (5,730 वर्ष) के सबसे कम आधे जीवन में नाइट्रोजन -14 में क्षय हो जाता है, जो इसे नए या हाल के जीवाश्मों के डेटिंग के लिए एकदम सही बनाता है। यह ज्यादातर केवल कार्बनिक पदार्थों, यानी जानवरों और पौधों के जीवाश्मों के लिए उपयोग किया जाता है। कार्बन-14 का उपयोग 60,000 वर्ष से अधिक पुराने नमूनों के लिए नहीं किया जा सकता है।

किसी भी समय, जीवित जीवों के सभी ऊतकों में कार्बन-12 और कार्बन-14 का अनुपात समान होता है। जब कोई जीव मर जाता है, जैसा कि उल्लेख किया गया है, वह अपने ऊतकों में नए कार्बन को शामिल करना बंद कर देता है, और इसलिए कार्बन -14 से नाइट्रोजन -14 के बाद के क्षय से कार्बन -12 से कार्बन -14 का अनुपात बदल जाता है। मृत पदार्थ में कार्बन-12 और कार्बन-14 के अनुपात की तुलना उस जीव के जीवित रहने के अनुपात से करके वैज्ञानिक जीव की मृत्यु की तिथि का अनुमान लगा सकते हैं।