Nick Connor

Conversão: Exposição a Dose Absorvida

A dose é definida como a quantidade de energia depositada pela radiação ionizante em uma substância. Para um dado campo de radiação, a dose absorvida dependerá do tipo de matéria que absorve a radiação. Embora seja conhecido um grande número de possíveis interações, existem três mecanismos principais de interação dos raios gama com a matéria .

• Efeito fotoelétrico
• Efeito Compton
• Produção de pares

Por exemplo, para uma exposição de 1 roentgen por raios gama com uma energia de 1 MeV , a dose no ar será de 0,876 rad . Isso pode ser determinado usando a energia de ionização do ar seco a 20 ° C e 101,325 kPa de pressão, que é 33,97 J / C. Portanto, uma exposição de 2,58 × ^10-4 C / kg (1 roentgen) depositaria uma dose absorvida de 8,76 × ^10-3 J / kg (0,876 rad) em ar seco nessas condições. Uma tabela que mostra a exposição à conversão de dose para vários materiais para uma variedade de energias de raios gama pode ser encontrada na literatura.

O que é Exposição

A exposição à radiação é uma medida da ionização do ar devido à radiação ionizante dos fótons de alta energia (raios X e raios gama). A exposição à radiação é definida como a soma das cargas elétricas (∆q) em todos os íons de um sinal produzido no ar quando todos os elétrons, liberados pelos fótons em um volume de ar cuja massa é ∆m, são completamente parados no ar.

A exposição à radiação é dado o símbolo X . A unidade SI de exposição à radiação é o coulomb por quilograma (C / kg), mas, na prática, o roentgen é usado.

O que é dose absorvida

Dose absorvida é definida como a quantidade de energia depositada pela radiação ionizante em uma substância. Dose absorvida é dado o símbolo D . A dose absorvida é geralmente medida em uma unidade chamada cinza (Gy), que é derivada do sistema SI. Às vezes, a unidade não-SI rad também é usada, predominantemente nos EUA.

A exposição à radiação é uma medida da ionização do ar devido à radiação ionizante dos fótons de alta energia (raios X e raios gama). A exposição à radiação é definida como a soma das cargas elétricas (∆q) em todos os íons de um sinal produzido no ar quando todos os elétrons, liberados pelos fótons em um volume de ar cuja massa é ∆m, são completamente parados no ar.

A exposição à radiação é dado o símbolo X . A unidade SI de exposição à radiação é o coulomb por quilograma (C / kg), mas, na prática, o roentgen é usado.

Roentgen – Unidade de Exposição à Radiação

O roentgen  , abreviado R , é a unidade de exposição à radiação. Na definição original, 1 R significa a quantidade de raios X ou radiação γ necessária para liberar cargas positivas e negativas de uma unidade de carga eletrostática (esu) em 1 cm³ de ar seco à temperatura e pressão padrão (STP). Observe que, 1 esu 33 3,33364 × 10 ⁻¹⁰ C. Como resultado, um roentgen corresponde a 2,58 x 10 ^-4 coulomb por kg de íons gerados no ar e uma exposição de um coulomb por quilograma é equivalente a 3876 roentgens.

As exposições à radiação medidas na indústria (exceto medicina nuclear) geralmente têm doses comparáveis ​​a um roentgen e os seguintes múltiplos são frequentemente usados:

1 mR (milli roentgen) = 1E-3 R

1 kR (quilo roentgen) = 1E3 R

O cálculo da dose de radiação (em Gy) a partir de uma exposição à radiação de 1 R depende da energia dos raios X ou γ e da composição do material irradiado. Por exemplo, se o tecido mole for exposto a raios y de 1 R, a dose de radiação será de aproximadamente 9,3 miligray (mGy).

Conversão: Exposição a Dose Absorvida

A dose é definida como a quantidade de energia depositada pela radiação ionizante em uma substância. Para um dado campo de radiação, a dose absorvida dependerá do tipo de matéria que absorve a radiação. Embora seja conhecido um grande número de possíveis interações, existem três mecanismos principais de interação dos raios gama com a matéria .

• Efeito fotoelétrico
• Efeito Compton
• Produção de pares

Por exemplo, para uma exposição de 1 roentgen por raios gama com uma energia de 1 MeV , a dose no ar será de 0,876 rad . Isso pode ser determinado usando a energia de ionização do ar seco a 20 ° C e 101,325 kPa de pressão, que é 33,97 J / C. Portanto, uma exposição de 2,58 × ^10-4 C / kg (1 roentgen) depositaria uma dose absorvida de 8,76 × ^10-3 J / kg (0,876 rad) em ar seco nessas condições. Uma tabela que mostra a exposição à conversão de dose para vários materiais para uma variedade de energias de raios gama pode ser encontrada na literatura.

A exposição à radiação é uma medida da ionização do ar devido à radiação ionizante dos fótons de alta energia (raios X e raios gama). A exposição à radiação é definida como a soma das cargas elétricas (∆q) em todos os íons de um sinal produzido no ar quando todos os elétrons, liberados pelos fótons em um volume de ar cuja massa é ∆m, são completamente parados no ar.

A exposição à radiação é dado o símbolo X . A unidade SI de exposição à radiação é o coulomb por quilograma (C / kg), mas, na prática, o roentgen é usado.

Unidade de Exposição à Radiação

O roentgen , abreviado R , é a unidade de exposição à radiação. Na definição original, 1 R significa a quantidade de raios X ou radiação γ necessária para liberar cargas positivas e negativas de uma unidade de carga eletrostática (esu) em 1 cm³ de ar seco à temperatura e pressão padrão (STP). Observe que, 1 esu 33 3,33364 × 10 ⁻¹⁰ C. Como resultado, um roentgen corresponde a 2,58 x 10 ^-4 coulomb por kg de íons gerados no ar e uma exposição de um coulomb por quilograma é equivalente a 3876 roentgens.

As exposições à radiação medidas na indústria (exceto medicina nuclear) geralmente têm doses comparáveis ​​a um roentgen e os seguintes múltiplos são frequentemente usados:

1 mR (milli roentgen) = 1E-3 R

1 kR (quilo roentgen) = 1E3 R

O cálculo da dose de radiação (em Gy) a partir de uma exposição à radiação de 1 R depende da energia dos raios X ou γ e da composição do material irradiado. Por exemplo, se o tecido mole for exposto a raios y de 1 R, a dose de radiação será de aproximadamente 9,3 miligray (mGy).

Conversão: Exposição a Dose Absorvida

A dose é definida como a quantidade de energia depositada pela radiação ionizante em uma substância. Para um dado campo de radiação, a dose absorvida dependerá do tipo de matéria que absorve a radiação. Embora seja conhecido um grande número de possíveis interações, existem três mecanismos principais de interação dos raios gama com a matéria .

• Efeito fotoelétrico
• Efeito Compton
• Produção de pares

Por exemplo, para uma exposição de 1 roentgen por raios gama com uma energia de 1 MeV , a dose no ar será de 0,876 rad . Isso pode ser determinado usando a energia de ionização do ar seco a 20 ° C e 101,325 kPa de pressão, que é 33,97 J / C. Portanto, uma exposição de 2,58 × ^10-4 C / kg (1 roentgen) depositaria uma dose absorvida de 8,76 × ^10-3 J / kg (0,876 rad) em ar seco nessas condições. Uma tabela que mostra a exposição à conversão de dose para vários materiais para uma variedade de energias de raios gama pode ser encontrada na literatura.

Taxa de exposição à radiação

A taxa de exposição à radiação é a taxa na qual uma exposição é recebida. É uma medida da intensidade (ou força) da exposição. A taxa de exposição é, portanto, definida como:

Em unidades convencionais, é medido em mR / s ou R / h . Como a quantidade de exposição à radiação depende diretamente (linearmente) do tempo que as pessoas passam perto da fonte de radiação, a exposição é igual à força do campo de radiação (taxa de exposição) multiplicada pelo tempo gasto nesse campo. Deve-se enfatizar que esse conceito se aplica apenas aos raios X ou γ no ar em um ponto fora do corpo. A exposição à radiação não é aplicável para descrever nêutrons, partículas carregadas ou todas as interações que ocorrem dentro de um corpo.

Dose absorvida é definida como a quantidade de energia depositada pela radiação ionizante em uma substância. Dose absorvida é dado o símbolo D . A dose absorvida é geralmente medida em uma unidade chamada cinza (Gy), que é derivada do sistema SI. Às vezes, a unidade não-SI rad também é usada, predominantemente nos EUA.

Exemplos de doses absorvidas em cinzas

Devemos notar que a radiação está à nossa volta. Dentro, ao redor e acima do mundo em que vivemos. É uma força de energia natural que nos rodeia. É uma parte do nosso mundo natural que está aqui desde o nascimento do nosso planeta. Nos pontos a seguir, tentamos expressar enormes faixas de exposição à radiação, que podem ser obtidas de várias fontes.

• 0,05 µGy – Dormindo ao lado de alguém
• 0,09 µGy – Morando a 48 quilômetros de uma usina nuclear por um ano
• 0,1 µGy – Comendo uma banana
• 0,3 µGy – Morando a 80 quilômetros de uma usina a carvão por um ano
• 10 µGy – Dose média diária recebida do fundo natural
• 20 µGy – radiografia de tórax
• 40 µGy – Um voo de avião de 5 horas
• 600 µGy – mamografia
• 1 000 µGy – Limite de dose para membros individuais do público, dose efetiva total por ano
• 3 650 µGy – Dose média anual recebida do fundo natural
• 5 800 µGy – Tomografia computadorizada de tórax
• 10 000 µGy – Dose média anual recebida do ambiente natural em Ramsar, Irã
• 20 000 µGy – tomografia computadorizada de corpo inteiro
• 175 000 µGy – Dose anual de radiação natural em uma praia de monazita perto de Guarapari, Brasil.
• 5 000 000 µGy – Dose que mata um ser humano com um risco de 50% dentro de 30 dias (LD50 / 30), se a dose for recebida por um período muito curto .

Como pode ser visto, doses baixas são comuns na vida cotidiana. Os exemplos anteriores podem ajudar a ilustrar magnitudes relativas. Do ponto de vista das consequências biológicas, é muito importante distinguir entre doses recebidas em períodos curtos e prolongados . Uma “ dose aguda ” é aquela que ocorre por um período curto e finito de tempo, enquanto uma “ dose crônica ””É uma dose que continua por um longo período de tempo, para que seja melhor descrita por uma taxa de dose. Altas doses tendem a matar células, enquanto doses baixas tendem a danificá-las ou alterá-las. Doses baixas espalhadas por longos períodos de tempo não causam problemas imediatos a nenhum órgão do corpo. Os efeitos de baixas doses de radiação ocorrem no nível da célula e os resultados podem não ser observados por muitos anos.

Dose absorvida é definida como a quantidade de energia depositada pela radiação ionizante em uma substância. Dose absorvida é dado o símbolo D . A dose absorvida é geralmente medida em uma unidade chamada cinza (Gy), que é derivada do sistema SI. Às vezes, a unidade não-SI rad também é usada, predominantemente nos EUA.

Unidades de dose absorvida

• Gray . Uma dose de um cinza é equivalente a uma unidade de energia (joule) depositada em um quilograma de uma substância.
• RAD . Uma dose de um rad é equivalente à deposição de cem ergs de energia em um grama de qualquer material.

Cinza – Unidade de Dose Absorvida

Uma dose de um cinza é equivalente a uma unidade de energia (joule) depositada em um quilograma de uma substância. Esta unidade foi nomeada em homenagem a Louis Harold Gray , que foi um dos grandes pioneiros em biologia da radiação. Um cinza é uma grande quantidade de dose absorvida. Uma pessoa que absorveu uma dose de 1 Gy no corpo inteiro absorveu um joule de energia em cada kg de tecido corporal.

As doses absorvidas medidas na indústria (exceto medicina nuclear) geralmente têm doses mais baixas que um cinza, e os seguintes múltiplos são frequentemente usados:

1 mGy (miligray) = 1E-3 Gy

1 µGy (micrograma) = 1E-6 Gy

As conversões das unidades SI para outras unidades são as seguintes:

• 1 Gy = 100 rad
• 1 mGy = 100 mrad

O cinza e o rad são unidades físicas. Eles descrevem o efeito físico da radiação incidente (ou seja, a quantidade de energia depositada por kg), mas não nos diz nada sobre as consequências biológicas dessa deposição de energia no tecido vivo.

rad – Unidade de dose absorvida

Uma dose de um rad é equivalente à deposição de cem ergs de energia em um grama de qualquer material. Observe que o erg é uma unidade de energia e trabalha igual a 10 a ⁷ joules. Uma unidade relacionada, o roentgen, é usada para quantificar a exposição à radiação. O fator F pode ser usado para converter entre rads e roentgens.

Um rad é uma dose significativamente menor do que um cinza, que é uma grande quantidade de dose absorvida. Uma pessoa que absorveu uma dose de 100 rad do corpo inteiro absorveu um joule de energia em cada kg de tecido corporal. As doses absorvidas medidas na indústria (exceto medicina nuclear) geralmente têm doses comparáveis ​​a um rad e os seguintes múltiplos são frequentemente usados:

1 mrad (milirad) = 1E-3 rad

1 krad (kilorad) = 1E3 rad

As conversões das unidades SI para outras unidades são as seguintes:

• 1 Gy = 100 rad
• 1 mGy = 100 mrad

O cinza e o rad são unidades físicas. Eles descrevem o efeito físico da radiação incidente (ou seja, a quantidade de energia depositada por kg), mas não nos diz nada sobre as consequências biológicas dessa deposição de energia no tecido vivo.

A dose de radiação é uma medida da quantidade de exposição à radiação ionizante. Sabe-se que a radiação ionizante pode penetrar no corpo humano ou em um objeto. A energia absorvida dessa exposição à radiação é chamada de dose de radiação ou simplesmente uma dose: absorvida, equivalente e eficaz:

• Dose absorvida,
• Dose equivalente,
• Dose eficaz.

Por que lidamos com uma dose de radiação? Nos capítulos anteriores, discutimos a radioatividade e a intensidade de uma fonte radioativa, medida geralmente em becquerels . Mas qualquer fonte radioativa não representa risco biológico , desde que isolada do ambiente. No entanto, quando pessoas ou outro sistema (também não biológico) são expostos à radiação, a energia é depositada no material e a dose de radiação é fornecida.

Portanto, é muito importante distinguir entre a radioatividade de uma fonte radioativa e a dose de radiação que pode resultar da fonte. Geralmente, a dose de radiação depende dos seguintes fatores em relação à fonte radioativa:

• Atividade. A atividade da fonte influencia diretamente a dose de radiação depositada no material.
• Tipo de radiação . Cada tipo de radiação interage com a matéria de uma maneira diferente . Por exemplo, partículas carregadas com altas energias podem ionizar diretamente átomos. Por outro lado, partículas eletricamente neutras interagem apenas indiretamente, mas também podem transferir parte ou todas as suas energias para o assunto.
• Distância. A quantidade de exposição à radiação depende da distância da fonte de radiação. Da mesma forma que o calor de um incêndio, se você estiver muito próximo, a intensidade da radiação de calor é alta e você pode se queimar. Se você estiver na distância certa, você pode suportar sem problemas e, além disso, é confortável. Se você estiver muito longe da fonte de calor, a insuficiência de calor também poderá prejudicá-lo. Essa analogia, em certo sentido, pode ser aplicada à radiação também de fontes de radiação.
• Tempo. A quantidade de exposição à radiação depende diretamente (linearmente) do tempo que as pessoas passam perto da fonte de radiação.
• Blindagem. Finalmente, a dose de radiação também depende do material entre a fonte e o objeto. Se a fonte for muito intensa e o tempo ou a distância não fornecerem proteção suficiente contra radiação, a blindagem poderá ser usada.

O perigo de radiação ionizante reside no fato de que a radiação é invisível e não diretamente detectável pelos sentidos humanos. As pessoas não podem ver nem sentir radiação, mas ela deposita energia nas moléculas do corpo. A energia é transferida em pequenas quantidades para cada interação entre a radiação e uma molécula e geralmente existem muitas dessas interações.

Nas usinas nucleares, o problema central é proteger pessoal e o meio ambiente contra raios gama e nêutrons , porque os intervalos de partículas carregadas (como as partículas beta e as alfa) na matéria são muito curtos. Por outro lado, devemos lidar com a proteção de todos os tipos de radiação, porque cada reator nuclear é uma fonte significativa de todos os tipos de radiação ionizante.

Veja também: Atenuação de raios gama

Veja também: Blindagem de nêutrons

A datação radiométrica (ou datação radioativa) é qualquer técnica usada para datar materiais orgânicos e também inorgânicos de um processo que envolve decaimento radioativo . O método compara a abundância de um isótopo radioativo de ocorrência natural dentro do material com a abundância de seus produtos de decomposição, que se formam a uma taxa constante conhecida de decomposição.

A lei de decaimento radioativo afirma que a probabilidade por unidade de tempo que um núcleo decairá é uma constante, independente do tempo. Essa constante é chamada constante de decaimento e é denotada por λ, “lambda”. Essa probabilidade constante pode variar muito entre os diferentes tipos de núcleos, levando a muitas taxas diferentes de decaimento observadas. O decaimento radioativo de certo número de átomos (massa) é exponencial no tempo.

Lei decaimento radioativo: N = N ₀ .e ^-λt

Um dos métodos mais antigos de datação radiométrica é a datação por urânio com chumbo . A idade da crosta terrestre pode ser estimada a partir da razão entre as quantidades de urânio-238 e chumbo-206 encontradas em espécimes geológicos. A meia-vida longa do isótopo urânio-238 (4,51 × 10 ⁹ anos) o torna adequado para estimar a idade das primeiras rochas ígneas e para outros tipos de datação radiométrica, incluindo datação urânio-tório e urânio – namoro de urânio.

A datação por urânio com chumbo é baseada na medição do primeiro e do último membro da série de urânio , que é uma das três séries radioativas clássicas que começam com urânio-238 de ocorrência natural . Essa cadeia de decaimento radioativo consiste em núcleos atômicos pesados ​​e instáveis ​​que decaem através de uma sequência de decaimentos alfa e betaaté que um núcleo estável seja alcançado. No caso de séries de urânio, o núcleo estável é o chumbo-206. Supõe-se que todos os núcleos de chumbo-206 encontrados hoje no espécime eram originalmente núcleos de urânio-238. Isso significa que, na formação da crosta, o espécime não continha núcleos de chumbo-206. Se nenhum outro isótopo de chumbo for encontrado na amostra, essa é uma suposição razoável. Sob essa condição, a idade da amostra pode ser calculada assumindo decaimento exponencial de urânio-238. Isso é:

O método de datação por urânio-chumbo é geralmente realizado no zircão mineral . Os zircões de Jack Hills, na Austrália Ocidental, produziram U-Pb de até 4,404 bilhões de anos , interpretados como a era da cristalização, tornando-os os minerais mais antigos até agora datados da Terra.

Era da Terra – Namoro com urânio

A idade da Terra é de cerca de 4,54 bilhões de anos . Essa datação é baseada em evidências de datação por idade radiométrica de material meteorito e é consistente com as idades radiométricas das amostras terrestres e lunares mais antigas conhecidas.

A idade da Terra é de cerca de 4,54 bilhões de anos . Essa datação é baseada em evidências de datação por idade radiométrica de material meteorito e é consistente com as idades radiométricas das amostras terrestres e lunares mais antigas conhecidas.

Um dos métodos mais antigos de datação radiométrica é a datação por urânio com chumbo . A idade da crosta terrestre pode ser estimada a partir da razão entre as quantidades de urânio-238 e chumbo-206 encontradas em espécimes geológicos. A meia-vida longa do isótopo urânio-238 (4,51 × 10 ⁹ anos) o torna adequado para estimar a idade das primeiras rochas ígneas e para outros tipos de datação radiométrica, incluindo datação urânio-tório e urânio – namoro de urânio.

A datação por urânio com chumbo é baseada na medição do primeiro e do último membro da série de urânio , que é uma das três séries radioativas clássicas que começam com urânio-238 de ocorrência natural . Essa cadeia de decaimento radioativo consiste em núcleos atômicos pesados ​​e instáveis ​​que decaem através de uma sequência de decaimentos alfa e betaaté que um núcleo estável seja alcançado. No caso de séries de urânio, o núcleo estável é o chumbo-206. Supõe-se que todos os núcleos de chumbo-206 encontrados hoje no espécime eram originalmente núcleos de urânio-238. Isso significa que, na formação da crosta, o espécime não continha núcleos de chumbo-206. Se nenhum outro isótopo de chumbo for encontrado na amostra, essa é uma suposição razoável. Sob essa condição, a idade da amostra pode ser calculada assumindo decaimento exponencial de urânio-238. Isso é:

O método de datação por urânio-chumbo é geralmente realizado no zircão mineral . Os zircões de Jack Hills, na Austrália Ocidental, produziram idades de U-Pb de até 4,404 bilhões de anos , interpretadas como a era da cristalização, tornando-os os minerais mais antigos até agora datados da Terra.

A datação por carbono-14 , também conhecida como datação por radiocarbono , é um método para determinar a idade de um objeto contendo material orgânico, usando as propriedades do radionuclídeo de carbono-14. O carbono radioativo-14 tem meia-vida de 5730 anos e sofre decaimento β , onde o nêutron é convertido em próton , elétron e antineutrino :

Apesar dessa meia-vida curta em comparação com a idade da Terra, o carbono-14 é um isótopo que ocorre naturalmente. Sua presença pode ser explicada pela seguinte observação simples. Nossa atmosfera contém muitos gases, incluindo o nitrogênio-14. Além disso, a atmosfera é constantemente bombardeada com raios cósmicos de alta energia , consistindo de prótons, núcleos mais pesados ​​ou raios gama. Esses raios cósmicos interagem com os núcleos da atmosfera e também produzem nêutrons de alta energia. Esses nêutrons produzidos nessas colisões podem ser absorvidos pelo nitrogênio-14 para produzir um isótopo de carbono-14:

O carbono-14 também pode ser produzido na atmosfera por outras reações de nêutrons, incluindo em particular 13C (n, γ) 14C e 17O (n, α) 14C. Como resultado, o carbono-14 é formado continuamente na atmosfera superior pela interação dos raios cósmicos com o nitrogênio atmosférico. Em média, apenas um em cada 1,3 x 10 ¹² átomos de carbono na atmosfera é um átomo de carbono-14 radioativo.

O carbono-14 resultante combina-se com o oxigênio atmosférico para formar dióxido de carbono radioativo, que é incorporado nas plantas por fotossíntese. Consequentemente, todos os sistemas biológicos como plantas, animais e seres humanos contêm um certo nível de carbono radioativo-14. Enquanto o sistema biológico estiver vivo, o nível é constante devido à ingestão constante de todos os isótopos de carbono. Quando o sistema biológico morre, ele para de trocar carbono com o meio ambiente e, a partir desse momento, a quantidade de carbono-14 que ele contém começa a diminuir à medida que o carbono-14 sofre decaimento radioativo. Por outro lado, a quantidade de carbono-12 estável permanece inalterada. Como resultado, a concentração relativa desses dois isótopos em qualquer organismo muda após sua morte. O método permite que as datações sejam feitas até cerca de 20.000 anos atrás, com uma precisão de cerca de ± 100 anos.

A técnica de datação por carbono foi sugerida inicialmente por Willard Libby e seus colegas em 1949. Em 1960, Willard Libby recebeu o Prêmio Nobel de química por este trabalho.

A datação radiométrica (ou datação radioativa) é qualquer técnica usada para datar materiais orgânicos e também inorgânicos de um processo que envolve decaimento radioativo . O método compara a abundância de um isótopo radioativo de ocorrência natural dentro do material com a abundância de seus produtos de decomposição, que se formam a uma taxa constante conhecida de decomposição.

Todos esses métodos se baseiam no fato de a taxa na qual os núcleos radioativos se desintegram não serem afetados pelo ambiente, podendo ser usados ​​para estimar a idade de qualquer amostra ou objeto material que contenha um isótopo radioativo. Os cálculos do decaimento dos núcleos radioativos são relativamente diretos, devido ao fato de haver apenas uma lei fundamental que governa todo o processo de decaimento.

A lei de decaimento radioativo afirma que a probabilidade por unidade de tempo que um núcleo decairá é uma constante, independente do tempo. Essa constante é chamada constante de decaimento e é denotada por λ, “lambda”. Essa probabilidade constante pode variar muito entre os diferentes tipos de núcleos, levando a muitas taxas diferentes de decaimento observadas. O decaimento radioativo de certo número de átomos (massa) é exponencial no tempo.

Lei decaimento radioativo: N = N ₀ .e ^-λt

Entre as técnicas mais conhecidas estão:

• namoro carbono-14,
• datação por potássio-argônio,
• namoro com urânio e chumbo .

Os métodos de datação radiométrica são usados ​​na geocronologia para estabelecer a escala de tempo geológico e também podem ser usados ​​para datar materiais arqueológicos , incluindo artefatos antigos .

Datação por carbono-14 – Datação por radiocarbono

A datação por carbono-14 , também conhecida como datação por radiocarbono , é um método para determinar a idade de um objeto contendo material orgânico, usando as propriedades do radionuclídeo de carbono-14. O carbono radioativo-14 tem meia-vida de 5730 anos e sofre decaimento β , onde o nêutron é convertido em próton , elétron e antineutrino :

Apesar dessa meia-vida curta em comparação com a idade da Terra, o carbono-14 é um isótopo que ocorre naturalmente. Sua presença pode ser explicada pela seguinte observação simples. Nossa atmosfera contém muitos gases, incluindo o nitrogênio-14. Além disso, a atmosfera é constantemente bombardeada com raios cósmicos de alta energia , consistindo de prótons, núcleos mais pesados ​​ou raios gama. Esses raios cósmicos interagem com os núcleos da atmosfera e também produzem nêutrons de alta energia. Esses nêutrons produzidos nessas colisões podem ser absorvidos pelo nitrogênio-14 para produzir um isótopo de carbono-14:

O carbono-14 também pode ser produzido na atmosfera por outras reações de nêutrons, incluindo em particular 13C (n, γ) 14C e 17O (n, α) 14C. Como resultado, o carbono-14 é formado continuamente na atmosfera superior pela interação dos raios cósmicos com o nitrogênio atmosférico. Em média, apenas um em cada 1,3 x 10 ¹² átomos de carbono na atmosfera é um átomo de carbono-14 radioativo.

O carbono-14 resultante combina-se com o oxigênio atmosférico para formar dióxido de carbono radioativo, que é incorporado nas plantas por fotossíntese. Consequentemente, todos os sistemas biológicos como plantas, animais e seres humanos contêm um certo nível de carbono radioativo-14. Enquanto o sistema biológico estiver vivo, o nível é constante devido à ingestão constante de todos os isótopos de carbono. Quando o sistema biológico morre, ele para de trocar carbono com o meio ambiente e, a partir desse momento, a quantidade de carbono-14 que ele contém começa a diminuir à medida que o carbono-14 sofre decaimento radioativo. Por outro lado, a quantidade de carbono-12 estável permanece inalterada. Como resultado, a concentração relativa desses dois isótopos em qualquer organismo muda após sua morte. O método permite que as datações sejam feitas até cerca de 20.000 anos atrás, com uma precisão de cerca de ± 100 anos.

A técnica de datação por carbono foi sugerida inicialmente por Willard Libby e seus colegas em 1949. Em 1960, Willard Libby recebeu o Prêmio Nobel de química por este trabalho.

Era da Terra – Namoro com urânio

A idade da Terra é de cerca de 4,54 bilhões de anos . Essa datação é baseada em evidências de datação por idade radiométrica de material meteorito e é consistente com as idades radiométricas das amostras terrestres e lunares mais antigas conhecidas.

Um dos métodos mais antigos de datação radiométrica é a datação por urânio com chumbo . A idade da crosta terrestre pode ser estimada a partir da razão entre as quantidades de urânio-238 e chumbo-206 encontradas em espécimes geológicos. A meia-vida longa do isótopo urânio-238 (4,51 × 10 ⁹ anos) o torna adequado para uso na estimativa da idade das primeiras rochas ígneas e para outros tipos de datação radiométrica, incluindo datação urânio-tório e urânio – namoro de urânio.

A datação por urânio com chumbo é baseada na medição do primeiro e do último membro da série de urânio , que é uma das três séries radioativas clássicas que começam com o urânio-238 que ocorre naturalmente . Essa cadeia de decaimento radioativo consiste em núcleos atômicos pesados ​​e instáveis ​​que decaem através de uma sequência de decaimentos alfa e betaaté que um núcleo estável seja alcançado. No caso de séries de urânio, o núcleo estável é o chumbo-206. A suposição feita é que todos os núcleos de chumbo-206 encontrados no espécime hoje eram originalmente núcleos de urânio-238. Isso significa que, na formação da crosta, o espécime não continha núcleos de chumbo-206. Se nenhum outro isótopo de chumbo for encontrado na amostra, essa é uma suposição razoável. Sob essa condição, a idade da amostra pode ser calculada assumindo decaimento exponencial de urânio-238. Isso é:

O método de datação por urânio e chumbo é geralmente realizado no zircão mineral . Os zircões de Jack Hills, na Austrália Ocidental, produziram idades de U-Pb de até 4,404 bilhões de anos , interpretadas como a era da cristalização, tornando-os os minerais mais antigos até agora datados da Terra.