Kohlenstoff-14
Das einzige kosmogene Radionuklid, das einen signifikanten Beitrag zur inneren Exposition des Menschen leistet, ist Kohlenstoff-14. Radioaktiver Kohlenstoff-14 hat eine Halbwertszeit von 5730 Jahren und unterliegt einem β− -Zerfall , bei dem das Neutron in ein Proton , ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino umgewandelt wird :
Trotz dieser im Vergleich zum Alter der Erde kurzen Halbwertszeit ist Kohlenstoff-14 ein natürlich vorkommendes Isotop. Ihre Anwesenheit kann durch die folgende einfache Beobachtung erklärt werden. Unsere Atmosphäre enthält viele Gase, einschließlich Stickstoff-14. Außerdem wird die Atmosphäre ständig mit energiereichen kosmischen Strahlen bombardiert , die aus Protonen, schwereren Kernen oder Gammastrahlen bestehen. Diese kosmischen Strahlen interagieren mit Kernen in der Atmosphäre und produzieren auch energiereiche Neutronen . Diese Neutronen, die bei diesen Kollisionen entstehen, können von Stickstoff-14 absorbiert werden, um ein Isotop von Kohlenstoff-14 zu erzeugen:
Kohlenstoff-14 kann auch durch andere Neutronenreaktionen in der Atmosphäre erzeugt werden, einschließlich insbesondere 13C (n, γ) 14C und 17O (n, α) 14C. Infolgedessen wird Kohlenstoff-14 in der oberen Atmosphäre kontinuierlich durch Wechselwirkung kosmischer Strahlen mit atmosphärischem Stickstoff gebildet. Durchschnittlich ist nur eines von 1,3 × 10 12 Kohlenstoffatomen in der Atmosphäre ein radioaktives Kohlenstoff-14-Atom. Infolgedessen enthalten alle lebenden biologischen Substanzen die gleiche Menge an C-14 pro Gramm Kohlenstoff, dh 0,3 Bq Kohlenstoff-14-Aktivität pro Gramm Kohlenstoff. Kohlenstoff-14 ist im menschlichen Körper in einer Menge von etwa 3700 Bq (0,1 μCi) mit einer biologischen Halbwertszeit von 40 Tagen vorhanden (13 kg Kohlenstoff bei 70 kg Menschen). Beachten Sie, dass die biologische Halbwertszeitist die Zeit, die benötigt wird, um die Menge eines bestimmten Elements im Körper auf die Hälfte seines ursprünglichen Werts zu senken, und zwar allein aufgrund der Beseitigung durch biologische Prozesse. Ein Kohlenstoffatom ist jedoch in der genetischen Information von etwa der Hälfte der Zellen enthalten, während Kalium kein Bestandteil der DNA ist. Der Zerfall eines Kohlenstoff-14-Atoms in der DNA bei einer Person geschieht ungefähr 50 Mal pro Sekunde, wobei ein Kohlenstoffatom in Stickstoff umgewandelt wird.
Die jährliche Dosis von Kohlenstoff-14 wird auf etwa 12 μSv / Jahr geschätzt .
Solange das biologische System lebt, ist der Spiegel aufgrund der konstanten Aufnahme aller Kohlenstoffisotope konstant. Wenn das biologische System stirbt, hört es auf, Kohlenstoff mit seiner Umgebung auszutauschen, und von diesem Zeitpunkt an beginnt die Menge an Kohlenstoff-14, die es enthält, abzunehmen, wenn der Kohlenstoff-14 einem radioaktiven Zerfall unterliegt.
Siehe auch: Kohlenstoff-14-Datierung
