Il carbonio-14, o ¹⁴C, è un isotopo radioattivo del carbonio. Differisce dal carbonio-12 (¹²C) per la presenza di due neutroni extra nel suo nucleo. Mentre il carbonio-12 è stabile, il carbonio-14 è instabile e subisce un processo di decadimento radioattivo.
Formazione e Abbondanza: Il carbonio-14 viene prodotto naturalmente nell'atmosfera superiore attraverso l'interazione tra i raggi cosmici e l'azoto (¹⁴N). I neutroni generati dai raggi cosmici reagiscono con gli atomi di azoto, trasformandoli in carbonio-14:
n + ¹⁴N → ¹⁴C + p
Questo carbonio-14 si ossida rapidamente in diossido di carbonio (CO₂) e si diffonde in tutta l'atmosfera, gli oceani e la biosfera. Le piante assorbono il CO₂ durante la fotosintesi e gli animali lo acquisiscono mangiando piante o altri animali. Di conseguenza, tutti gli organismi viventi contengono una piccola quantità di carbonio-14. La concentrazione di ¹⁴C nell'atmosfera e negli organismi viventi è relativamente costante nel tempo.
Decadimento Radioattivo: Il carbonio-14 decade tramite decadimento beta negativo (β⁻) ritornando ad azoto-14:
¹⁴C → ¹⁴N + e⁻ + νe
Questo significa che un neutrone nel nucleo del carbonio-14 si trasforma in un protone, emettendo un elettrone (particella beta) e un antineutrino elettronico. Il tempo di dimezzamento del carbonio-14 è di circa 5.730 anni. Il <a href="https://it.wikiwhat.page/kavramlar/tempo%20di%20dimezzamento">tempo di dimezzamento</a> è il tempo necessario affinché la metà degli atomi di una determinata quantità di isotopo radioattivo decade.
Datazione al Radiocarbonio: La principale applicazione del carbonio-14 è la <a href="https://it.wikiwhat.page/kavramlar/datazione%20al%20radiocarbonio">datazione al radiocarbonio</a>. Questo metodo viene utilizzato per determinare l'età di materiali organici fino a circa 50.000 anni. Quando un organismo muore, smette di assorbire carbonio dall'ambiente. Il carbonio-14 presente nel suo corpo inizia a decadere. Misurando la quantità di carbonio-14 rimasto nel campione e confrontandola con la concentrazione nota negli organismi viventi, è possibile calcolare il tempo trascorso dalla morte dell'organismo.
Limitazioni e Calibrazione: La datazione al radiocarbonio ha alcune limitazioni. È efficace solo per materiali che hanno contenuto carbonio organico. Inoltre, la concentrazione di carbonio-14 nell'atmosfera non è stata sempre costante nel tempo. Per questo motivo, i risultati della datazione al radiocarbonio devono essere calibrati utilizzando altre tecniche di datazione, come la dendrocronologia (datazione degli anelli degli alberi) o la datazione con uranio-torio. La <a href="https://it.wikiwhat.page/kavramlar/calibrazione">calibrazione</a> permette di compensare le variazioni nella produzione di ¹⁴C nel corso dei millenni.
Applicazioni Diverse dalla Datazione: Oltre alla datazione, il carbonio-14 può essere utilizzato in alcune applicazioni scientifiche, come la tracciatura di processi biologici e ambientali. L'uso di ¹⁴C come <a href="https://it.wikiwhat.page/kavramlar/tracciante%20radioattivo">tracciante radioattivo</a> permette di seguire i movimenti di specifiche molecole o sostanze all'interno di un sistema.
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