根據高中化學知識,c14的半衰期是5730年,也就是過5730年後,死體內的c14會減少一半,c12和c14的比例,會變成2萬4千億倍。11460年後,會減少到初始態的四分之一,也就是4萬8千億倍……
顧玩這套離子加速質譜儀,年代測定精度可以短到三十年左右,這已經相當於自然半衰期的5730年,除以2的8次方左右。因此,其能夠測定出來的c14豐度變化,也應該大致相當於2倍的開八次根號。
比如,當被測物年代距今有1910年,c14濃度應該隻有新鮮狀態的79.4%,距今1940年的時候,c14濃度應該隻有新鮮狀態的79.1%。
考慮到自然狀態下,c14就隻有c12的1萬2千億分之一,所以他這個儀器基本上可以達到“每400萬億個碳原子裡,少了一個c14原子,都能測出來”的程度。
彆覺得誇張,地球上21世紀那些離子加速器質譜儀,也都是可以測到那麼精確的。
外行人或許覺得難以想象,但現代人類的物理科技,真的已經發達到這種程度了。
……
京大考古係的山下教授對物理畢竟不是太精通,所以他隻是知道上述原理和算法。
但對於數據本身的測量是否可靠,還要靠東大高能物理係的教授定奪。
如果這個測量本身可靠,那就意味著,能夠證明“漢倭國王印”是1940年前之前的東西了(正負誤差二十年)。
俗人看著數據報表,摸著下巴思索了一會兒,問道:
“對於從原混合碳原子團中、分離出來的c12原子團中的原子個數,我沒什麼異議。畢竟數量較大,可以用質量稱量法直接稱量,這一步,跟離心法的驗證是一樣的。
可是,對於分離出來的c14原子團裡,究竟有多少個14原子,你是怎麼測算數量的呢?要知道,c14原子個數稀少,稍微差幾個,就會導致誤差率達到額定閾值之外。而且,你的新方法,是如何保證分離後的c12原子團裡,一點c14都沒有的?會不會還有黏連在一起,沒分離出來的?”
顧玩笑了,他立刻拿出一些實驗記錄過程的儀器內照片當然,所謂的“照片”其實隻是俗稱,因為沒有傳統光學攝像儀器和技術,能精確到拍攝原子層麵的東西。
所以,那玩意兒事實上是類似於一些捕捉光柵記錄的東西,非物理專業的看官,隻要知道這玩意兒能記錄實驗過程中。原子流是如何通過加速管和偏轉器的就行。
“這是通過法拉第筒和偏轉器的捕捉光柵記錄。我們這套儀器,加了100萬伏的端電壓,足以把碳原子團中所有原子的表層電子完全剝離,並且按照洛倫茲力產生的加速度不同,把原子團打散。所以第二個問題,您看完這部分數據後,應該就不會有疑問了……”
顧玩說著,還指點俗人教授如何看相關記錄。
花了大約十幾分鐘,把這個點解釋清楚了。
然後,他開始回答對方的第一個質疑點,也就是“他的儀器是如何精確稱量c14原子個數的”。
畢竟,c12原子可以按照“1摩爾(mole)碳12原子重12克”的算法來稱量,因為多,重,宏觀稱就能稱出來的。
(注:1摩爾原子是6.02x10的23次方個。多廢話一句,讓高中沒學化學的同學起來友好一點。
另外,上一句所稱的“宏觀”也就是幾毫克甚至幾微克。因為1微克就有10的15次方個碳原子了,也就是幾千萬億個,對於同位素鑒定而言已經足夠“宏觀”)
但是,c14原子,比c12原子少了至少一萬多億倍,那就很難稱重了。可能一次實驗搜集到的c14原子個數,才幾萬億分之一毫克。
傳統離心法的時候,最後稱量c14原子的個數,就不是非常精確,總有那麼相當於總數至少百分之幾的誤差,也就導致年代測定至少誤差幾百年。
“所以,我這套儀器,也沒有用離心法慣用的質量稱量法,來計算c14原子的個數離心法是用離心力來分離原子的,我是用洛倫茲力來分離原子的。既然如此,一事不煩二主,我最終是吧所有的c14離子,進行總帶電電荷測量。
一個碳離子帶4個正電荷,當電荷平衡時,算出懸浮負極有多少電子形成的電勢差,不就能算出這團碳離子裡的原子個數了麼?而微觀狀態下測量電勢差的精度,要遠遠高於稱重量的精度。”
“對啊……我怎麼沒想到……”俗人教授失聲驚呼。