Memy i kolory tęczy

Staram się trzymać z daleka od politycznych czy religijnych kwestii. Na przykład: nie komentuję polityki klimatycznej, bo metody walki z globalnym ociepleniem nie są tak jednoznaczne i zweryfikowane naukowo jak diagnoza, że globalne ocieplenie ma miejsce i jest powodowane przez ludzi.

Czasem jednak polityka czy religia ochoczo włazi na poletko naukowe. Na oślep i bezmyślnie. I wtedy bywa tak, że mnie poniesie. Jak na przykład teraz, kiedy absurdalność przepychanki o tęczę osiągnęła nowy poziom - licytację na kolory. Ale żeby mnie nie poniosło na marne, tylko jakoś pożytecznie, postanowiłem przybliżyć temat i napisać o tęczy. Wiecie - tak popularyzatorsko.

Jak wiecie pewne środowiska przyjęły sobie za symbol tęczę. Niektórzy mówią nawet że “przywłaszczyły”. Cokolwiek to znaczy. Japończycy mają słońce na fladze. Czy każdy wschód słońca jest nachalną promocją mangi i sushi? Tak czy inaczej przepychanka o tęczę trwa, bo Kościół oburzony, a środowiska LGBT odbijają piłeczkę, że przecież w Biblii też była tęcza, więc czemu ją palić jak wiedźmę za inkwizycji.

Aż wreszcie pojawia się taki obrazek i rozpływa się po facebooku. Więc spieszę z wyjaśnieniami. W dobie internetu każdy może sobie wyszukać rozdział dziewiąty Księgi Rodzaju i przeczytać ile kolorów miała boska tęcza. Zbyt leniwym by kliknąć mówię - nie jest to sprecyzowane.

Newton, ojciec współczesnej optyki początkowo wyróżnił pięć kolorów: czerwony, żółty, zielony, niebieski, fioletowy. Tak więc szach-mat geje, księża, lesbijki i zakonnice!...

OK, a ile kolorów ma tęcza tak naprawdę? Wszystkie. Krople wody w atmosferze rozszczepiają widzialne przez ludzkie zwierzę światło na całe spektrum od 380 nanometrów po 780 nanometrów.

Niektórzy naukowcy twierdzą, że ludzkie oko rozróżnia 100 kolorów. Polska wikipedia oferuje ich 166 a angielska 1157, od “acid green” (zielony) po “zomp” (też zielony). Tak więc kłótnie o to ile kolorów ma tęcza są bez sensu. Cieszmy się widząc tęczę - miejmy świadomość, że oprócz naszych ulubionych kolorów jest tam też kwaśna zieleń, gumiguta, perydot, fuksja, łososiowy i zomp.

Prawoskrętne DNA - przypadek? Nie sądzę!

DNA wszystkich istot żywych na Ziemi jest prawoskrętną podwójną spiralą. W teorii jednakże mogłoby być odwrotnie. Gdyby poukładać atomy w symetryczny, “lustrzany” sposób, wszystko powinno działać dokładnie tak samo. Kod genetyczny zawierałby te same informacje o bakteriach, myszach, ludziach, kukurydzy i słoniach, groziłyby nam te same choroby itd. A jednak z jakiegoś powodu życie na tej planecie postawiło na prawoskrętną helisę. Naukowcy przez lata zastanawiali się czemu tak jest.

Przyznam, że to zagadnienie nie spędzało mi nigdy snu z powiek. Jako ignorant tłumaczyłem sobie, że gdyby DNA było skręcone w drugą stronę, moglibyśmy prowadzić takie same rozważania. Ot, przypadek sprawił, że pierwotne prawoskrętne życie powstało ciut wcześniej i zdominowało biosferę, lub ewolucyjny zbieg okoliczności dał mu drobną przewagę. To mogło wystarczyć by alternatywa ekspresowo wyginęła lub by nigdy nie miała szansy się narodzić. Byłem w błędzie.

Podobnie traktowałem kwestię dominacji materii nad antymaterią we wszcheświecie. Skoro różnią się jedynie ładunkiem elektrycznym, to może naukowcy marnują czas łamiąc sobie głowy nad czymś całkowicie losowym. Może z tą przewagą jest jak z orzełkiem wypadającym na podrzuconej monecie. Szanse były 50/50 i po prostu tak wypadło, żyjąc w świecie pełnym antymaterii moglibyśmy zadawać dokładnie takie same pytania. Jednak mądrzejsi ode mnie, analizując pozostałości po Wielkim Wybuchu i wygląd Wszechświata wywnioskowali, że dysproporcji między materią a antymaterią nie da się wyjaśnić prostym zrządzeniem przypadku. Dziś już odkryto pewne różnice między materią i jej “lustrzanym odbiciem”, które przemawiają na korzyść tej pierwszej; poszukiwania jednak są dalekie od końca, bo zjawiska te nie wystarczą by wyjaśnić tak wielką przewagę zwykłej materii.

Tak samo skrętność DNA może nie być kwestią przypadku. Nowy eksperyment Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Nebraska potwierdza hipotezę postawioną jeszcze w latach 60, że za kierunkiem skrętu helisy mogą stać fundamentalne prawa wszechświata. Promieniowanie kosmiczne, elektrony o dużej energii, mają to do siebie, że w większości są “lewoskrętne”. Pod tym pojęciem w fizyce kryje się związek między spinem cząstki a jej pędem. Bez wchodzenia w zawiłości fizyczne - lewoskrętnym elektronom znacznie łatwiej jest niszczyć lewoskrętne cząsteczki, prawoskrętne skuteczniej niszczą cząsteczki prawoskrętne. Tak jak łatwiej wkręcić śrubę w otwór z gwintem o odpowiednim kierunku. I tak się składa, że w promieniowaniu kosmicznym dominują elektrony lewoskrętne.

Dlaczego kosmiczne promieniowanie preferuje jeden kierunek? To zaskakująca właściwość oddziaływania słabego. Jedna z czterech (obok oddziaływań silnych, elektromagnetyzmu i grawitacji) fundamentalnych sił wszechświata zaskoczyła naukowców. Przyzwyczajeni do tego, że wyniki eksperymentu oglądanego w lustrze są identyczne z wynikami jakie uzyskują na lustrzanej kopii aparatury. Sprawdza się to w przypadku pozostałych sił, ale nie dla oddziaływania słabego. Dlatego też rozpad beta o którym pisałem trochę poruszając temat radioaktywności produkuje elektrony szczególnie groźne dla lewoskrętnych cząsteczek.

To fascynujące, że coś pozornie przypadkowego nie tylko takie nie jest, ale wręcz wynika z najbardziej podstawowych praw Wszechświata. Co jeszcze zdoła nas zadziwić swoją jedynie pozorną losowością?


Źródło:
Why is DNA right-handed? UNL finding supports hypothesis
Ilustracja wykonana przez fizyka Timothy'ego J. Gaya

Świt nad karłowatą planetą

Sonda Dawn (Świt) została wystrzelona w 2007 roku i na przełomie 2011 i 2012 odwiedziła protoplanetę Vesta, drugie co do wielkości ciało w pasie asteroid. Teraz zmierza w kierunku Ceres - karłowatej planety, która stanowi jedną trzecią całej masy pasa asteroid. Choć trudno w to uwierzyć, od czasu jej odkrycia w 1801 roku, nie udało się nam wykonać lepszego zdjęcia niż, które widzicie po lewej, wykonane przez teleskop Hubble’a.

Początkowo uznaną za planetę, później zdegradowaną do rangi asteroidy, w 2006 roku Ceres zaliczono do planet karłowatych razem z Plutonem oraz kilkoma innymi dużymi ciałami w Układzie Słonecznym. Już w 2015 roku, po raz pierwszy w historii, ujrzymy ją we pełnej krasie.

Christopher T. Russell jest kierownikiem misji, więc gdy NASA chce kogoś zganić lub pochwalić za Dawn, dzwonią właśnie do niego. Zanim przewodził tej misji, kierował eksperymentem, który umożliwił zmapowanie ziemskiej magnetosfery. Jest też szefem Space Physics Center na Uniwersytecie Kalifornijskim, jego imieniem nazwano asteroidę 21459 Chrisrussell,

...i był tak uprzejmy, że znalazł czas by odpowiedzieć na kilka moich pytań.


W czym podejście do Ceres będzie się różniło od spotkania z Vestą?

Z technicznego punktu widzenia, misja nie będzie się zbytnio różnić. Trajektoria pojazdu, instrumenty, podejście do pomiarów będą bardzo podobne. Gdy dotrzemy do Ceres, wejdziemy na “wysoką orbitę obserwacyjną” (“high altitude survey orbit”), zmapujemy całą powierzchnię w niskiej rozdzielczości i pozyskamy dane grawitacyjne i nawigacyjne dla kolejnych etapów misji. Skład powierzchni Ceres przeanalizujemy dzięki spektrometrowi działającemu w świetle widzialnym i podczerwieni. Następnie zbliżymy się do planety, choć wciąż pozostaniemy dość wysoko (“high altitude mapping orbit”) [nie tłumaczę bo wszystko brzmi dość paskudnie - przyp. Węglowy]. Z tej pozycji wykonamy dokładniejsze mapowanie i zbierzemy dane stereoskopowe i wysokościowe. Ostatecznie wejdziemy na niską orbitę (“low altitude mapping orbit”) gdzie dokonamy pomiarów siły grawitacyjnej w wysokiej rozdzielczości oraz przeanalizujemy skład chemiczny Ceres z użyciem detektora promieni gamma i neutronów.

Ale, choć podejście jest jednakowe, spodziewamy się, że Ceres będzie zupełnie inna niż Vesta. Nie ma jej rodziny planetoid ani meteorytów, które moglibyśmy zbadać, więc o Ceres nie wiemy niemal nic.

[Komentarz Węglowego: Rodzina planetoid, to grupa planetoid, które mają podobne parametry orbit i wspólne pochodzenie, czyli mogą być częściami większego ciała, które rozpadło się w czasie zderzenia. Niektóre z nich spadają na Ziemię i dają nam szansę, by dowiedzieć się czegoś o całej rodzinie. Na przykład meteoryty HED pozwoliły nam dowiedzieć się sporo o Veście zanim Dawn weszła na jej orbitę.]


Czy dowiedzieliśmy się czegoś nieoczekiwanego o Veście albo Ceres po tym jak Dawn została wystrzelona? Odkryliśmy nowe księżyce wokół Plutona, gdy New Horizons już mknęła w jego kierunku. Czy coś podobnego miało miejsce w przypadku Vesty lub Ceres?

Nie odkryliśmy księżyców wokół Vesty ani Ceres. Z meteorytów dowiadywaliśmy się o Veście przez cały czas podróży sondy, ale nowe dane były ewolucyjne, nie rewolucyjne. W przypadku Ceres, Kosmiczne Obserwatorium Hershela dostrzegło wodę w jej atmosferze. Aczkolwiek biorąc pod uwagę wcześniejsze obserwacje i gęstość Ceres, spodziewaliśmy się, że jest tam woda.


Co czeka Dawn, gdy zrealizuje cele misji?

Dawn ma pozostać na orbicie wokół Ceres.


Dziękuję za poświęcony czas.


Dawn znajduje się obecnie niecałe 0,03 astronomicznej jednostki od Ceres. Możecie śledzić jej pozycję na tej stronie. Dotrze do Ceres na przełomie marca i kwietnia 2015.


Garść linków:
http://www-ssc.igpp.ucla.edu/personnel/russell.html
http://spotlight.ucla.edu/faculty/christopher-russell_dawn-mission/
http://dawn.jpl.nasa.gov/team/interviews/interview_c_russell.asp
http://en.wikipedia.org/wiki/Dawn_%28spacecraft%29
http://en.wikipedia.org/wiki/Christopher_T._Russell

Kawałek Polski na komecie

Aktualizacja: Notkę popełniłem w ostatniej chwili, gdyż właśnie wybrano miejsce. Philae siądzie na komecie w punkcie J.

Kto śledzi mój facebookowy profil, ten wie, że mocno emocjonuję się misją Rosetta. Po dziesięciu latach pojazd obudził się ze snu, spotkał z kometą 67P/Churyumov-Gerasimenko i obecnie orbituje wokół niej w odległości kilkudziesięciu kilometrów. Poza aparaturą pomiarową w swoją podróż Rosetta zabrała pasażera. Lądownik Philae będzie pierwszym pojazdem, który dokona miękkiego lądowania na komecie.

Historyczny moment będzie mieć miejsce w listopadzie, europejscy naukowcy mają więc jeszcze trochę ponad miesiąc by ustalić, gdzie konkretnie posadzić stukilogramowy lądownik. Wstępna lista dziesięciu miejsc skurczyła się już do pięciu. Z bliska 67P nie przypomina już kaczuszki tak bardzo jak w lipcu, ale skojarzenie pozostało. Dlatego potocznie mówi się o „ciele” (body) i „głowie” (head) komety.

Z pięciu punktów trzy wypadają na głowie, dwa na ciele. Na celowniku znalazły się miejsca dające największe szanse na udane lądowanie. Choć przypisane literki oficjalnie nie mają znaczenia, lokacja „A” wydaje się szczególnie kusząca. Znajduje się ona na ciele, ale daje widok na głowę, co z pewnością pomogłoby w analizie historii i struktury komety. Miejsce powinno doświadczać cyklu dnia/nocy, tak by Słońce dostarczało energię, ale nie upiekło lądownika; powinno też zapewnić komunikację z Rosettą.

A skoro poruszamy temat komunikacji, to należy pamiętać, że w odległości 400 milionów kilometrów od Ziemi nie ma mowy o wsparciu w nagłych wypadkach. Całe lądowanie będzie musiało odbyć się automatycznie, jedynie z pomocą wcześniej przesłanych instrukcji. 67P to nie Mars. Waży zaledwie dziesięć miliardów ton, więc opadanie Philae to nie będzie „sześć minut terroru”.

Może potrwać nawet kilka godzin. Nie zazdroszczę stresu ludziom, którzy budowali ten pojazd ponad dziesięć lat temu i będą biernie obserwować jego poczynania.

Rosetta to misja Europejskiej Agencji Kosmicznej i nie zabrakło w niej polskiego akcentu. Instrument MUPUS – MUlti PUrpose Sensors for Surface and sub-surface science jest dziełem Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk. Jego zadaniem jest pomiar właściwości fizycznych powierzchni komety – jej temperatury i wytrzymałości, jak również utrzymanie Philae na miejscu za pomocą dwóch harpunów. Trzymajmy kciuki za sukces.


Źródła:
https://www.youtube.com/watch?v=PBXvUK8EsUM
http://www.bbc.com/news/science-environment-28923010
http://blogs.nature.com/news/2014/09/where-to-land-on-a-comet.html
http://weglowy.blogspot.com/2014/07/kosmos-jest-ciemny-i-peen-niespodzianek.html
http://www.esa.int/pol/ESA_in_your_country/Poland/Polacy_uczestnicza_w_przelomowej_misji_sondy_Rosetta

Kaprysy atomów – stabilność i radioaktywność

Radioaktywność, czas połowicznego rozpadu, datowanie węglem… Wszystkie te rzeczy wynikają ze starcia dwóch sił zmagających się w jądrze atomów – elektromagnetyzmu i silnych oddziaływań jądrowych. To zapewne oczywiste, ale wypada mi podkreślić, że ta notka naładowana jest uproszczeniami i jeśli kogoś zainteresuje, to zachęcam do sięgnięcia głębiej w temat. Przekonacie się, że wszystko jest bardziej skomplikowane, gdy tylko wejdziemy w szczegóły. Póki co jednak spróbujmy przejść przez to tak prosto jak to możliwe.

Dla przypomnienia – pierwiastki różnią się ilością protonów. Atom z jednym protonem to zawsze wodór, z dwoma protonami to hel, z trzema to lit, z sześcioma to węgiel. Izotopy to odmiany pierwiastków o różnej ilości neutronów. Atom litu ma zawsze trzy protony w jądrze. Z reguły są tam też trzy neutrony, ma jednak też stabilny izotop z czterema neutronami i niestabilne z dwoma, jednym, albo z pięcioma, sześcioma i tak dalej...


Stabilność jądra – fanaberie pierwiastków

Ładunki dodatnie się odpychają. Dlaczego więc wszystkie atomy poza wodorem, którego jądro zawiera jeden proton, nie rozpadają się gwałtownie jak magnesy przyciśnięte do siebie tymi samymi biegunami? Okazuje się, że na bardzo, bardzo, bardzo krótkich dystansach (około kilku biliardowych metra) do głosu dochodzi jeszcze jedno z podstawowych oddziaływań – silne oddziaływanie jądrowe. Przyciąga do siebie protony i neutrony (oraz ich składowe – kwarki) i gdy znajdują się one w odpowiedniej odległości może ono być silniejsze niż elektromagnetyczne odpychanie pozytywnie naładowanych protonów.

Moją ulubioną analogią silnego oddziaływania jest rzep owinięty wokół magnesów. Jeśli zbliżamy je do siebie w odpowiedni sposób, będą się odpychać. Kiedy jednak siłą zbliżymy je dość blisko i sczepimy rzep, to magnesy mimo odpychania będą „zlepione”. Można tu dodać jeszcze założenie, że rzep jest odpowiednio gruby i gdyby magnesy docisnąć mocniej to znów odpychanie by zwyciężyło.

Utrzymanie odpowiedniej odległości między protonami jest możliwe dzięki neutronom. Najpowszechniejszy izotop helu ma jądro składające się z dwóch protonów i dwóch neutronów. To idealna mieszanka. Gdyby zabrakło tych dwóch neutronów rozpychających odpowiednio protony, elektromagnetyczna siła znów by przeważyła. Pamiętajmy, że maleje ona z kwadratem odległości, więc dwa razy bliższe protony odpychają się cztery razy mocniej. Gdyby jednak w jądrze helu umieścić więcej niż dwa neutrony, odległość byłaby wystarczająco duża by oddziaływanie silne między protonami zanikło i znów do głosu doszedł elektromagnetyzm.

Odkryliśmy 254 stabilne jądra liczące od jednego (wodór) do 82 protonów (ołów). Sporo ma po kilka stabilnych izotopów. Na przykład jądro atomu cyny liczy 50 protonów i jest równie stabilne gdy towarzyszy im od 62 do 72 neutronów, czyli ma aż dziesięć nie-radioaktywnych izotopów. Ze względu na pewne regularności w tych liczbach istnieje hipoteza o „wyspie stabilności” utrzymująca, że można stworzyć wyjątkowo ciężkie pierwiastki liczące po około 120 protonów i ponad 180 neutronów, które byłyby stabilne. Przypominam, że wszystkie odkryte do tej pory pierwiastki cięższe od ołowiu są niestabilne.


Rodzaje rozpadów

Co się dzieje z tymi wszystkimi niestabilnymi atomami? Na różne sposoby dążą do stabilnych konfiguracji protonów i neutronów. Powyżej widzicie zbliżenie fragmentu grafiki z samej góry tej notki z dodaniem strzałek pokazujących jak poszczególne typy rozkładu „przesuwają” atom w kierunku stabilnych (czarnych) konfiguracji. Lista ta nie wyczerpuje wszystkich rodzajów rozpadu, jedynie te najbardziej typowe. Najciekawszy wydaje się rozpad alfa. W jego wyniku z jądra wystrzeliwują dwa protony i dwa neutrony, czyli jądro helu. Na ilustracji widzimy ciekawy przypadek – beryl o czterech neutronach wyrzuca z siebie jądro helu a sam spada na pozycję helu, innymi słowy można powiedzieć, że rozpada się na dwa atomy helu.

Rozpady beta polegają na przemianie neutronu w proton i vice versa. W rozpadzie β⁺ proton w jądrze zmienia się w neutron emitując energię w postaci anty-elektronu (pozytonu). W rozpadzie β^- to neutron przemienia się w proton i emituje elektron. Rozpady te zawsze wiążą się z wydzieleniem energii i zostawiają atom w niższym, bardziej stabilnym stanie energetycznym. Może się to wydać dziwne, przecież skoro jedna z tych przemian emituje energię, to przemiana „w drugą stronę” powinna wymagać dostarczenia energii. Pamiętajmy jednak, że chodzi tu o całość jądra atomowego a nie tylko pojedynczy proton lub neutron.

Emisję protonu i emisję neutronu wyjaśnia sama nazwa. Mogę tu dodać jedynie pewną ciekawostkę. Dobrze widzicie – na obrazku swobodny neutron (0 protonów, 1 neutron) jest radioaktywny. A przecież neutrony to około połowy naszej masy. Clou tkwi w wymienialności energii i masy, w słynnym równaniu Einsteina. Swobodny neutron jest radioaktywny, gdy jednak wcisnąć go w jądro atomu traci trochę masy na rzecz energii wiązań i staje się stabilny. Zielona barwa, nieobecna na tym zbliżeniu, którą jednak mogliście dojrzeć na górze, oznacza rozszczepienie jądra, czyli rozpad na dwa lżejsze pierwiastki.


Czas połowicznego rozpadu

Słysząc „radioaktywny” większość myśli o śmiertelnym zagrożeniu, natychmiastowej chorobie popromiennej i temu podobnych makabrach. Od kilkudziesięciu lat media straszą opinię publiczną energią jądrową, kreując nieprawdziwy obraz najlepszego obecnie źródła energii. Owszem, istnieją pierwiastki radioaktywne, do których najlepiej się nie zbliżać. Ale w tym tekście wspomniałem, że ołów jest ostatnim stabilnym pierwiastkiem. Czyli wszystkie cięższe są radioaktywne? Tak. Ale to nie znaczy, że są niebezpieczne.

Dodajmy jeden proton do ołowiu, a otrzymamy bizmut. Bizmut jest radioaktywny, ale jego czas połowicznego rozpadu jest miliard razy dłuższy niż wiek Wszechświata. Trzeba mniej więcej trzydziestu bilionów lat by rozpadowi uległ jeden na milion atomów bizmutu. Dlatego, choć naukowcy przewidzieli niestabilność tego pierwiastka wiele lat temu, dopiero w 2003 udało się to potwierdzić eksperymentalnie.

Dla porównania czas połowicznego rozpadu ¹⁴C (o którym więcej za chwilę) wynosi 5730 lat, więc po 400 latach mniej więcej 5% zmieni się w ¹⁴N. Wystarczą niecałe dwie godziny, by połowa silnie radioaktywnego fluoru ¹⁸F uległa rozpadowi. Po 24 godzinach z kilograma tego niestabilnego izotopu zostało by nam zaledwie 0,24 grama.

To co fascynujące w rozpadzie niestabilnych pierwiastków to prawdziwa losowość procesu. Proces jest bardzo dobrze zbadany: jeśli mam tonę ¹⁴C mogę z ogromną pewnością stwierdzić, że po 5730 latach jego połowa ulegnie rozpadowi. Jeśli jednak rozważamy pojedynczy atom tego izotopu, to mogę mówić jedynie o 50% prawdopodobieństwie, że po takim okresie nie znajdę tam już węgla ale azot. Nie ma znaczenia czy dany atom ¹⁴C powstał minutę temu czy miliard lat temu. Jeśli wciąż istnieje, to jest szansa pół na pół, że w ciągu najbliższych 5730 lat zmieni się w ¹⁴N.


Datowanie węglem

W największym skrócie - datowanie węglem polega na określeniu daty śmierci organizmu na podstawie stosunku stabilnego izotopu węgla ¹²C do niestabilnego ¹⁴C. Pytanie, które powinno się nasunąć brzmi - skąd w ogóle bierze się niestabilny izotop? Dlatego najlepiej będzie prześledzić żywot takiego atomu.

Promieniowanie kosmiczne zderzając się z naszą atmosferą tworzy rozpędzone neutrony. Te z kolei czasem uderzają w jądro atomów azotu, który dominuje w ziemskim powietrzu. Niczym w wahadełku Newtona neutron zajmuje miejsce protonu, który zostaje wystrzelony z jądra. ¹⁴N z siedmioma protonami i siedmioma neutronami staje się ¹⁴C z sześcioma protonami i aż ośmioma neutronami. Od tej pory będzie miał ochotę przejść rozpad beta minus i ponownie stać się atomem azotu. Ale zanim to nastąpi będzie krążył w atmosferze i prawdopodobnie wejdzie w skład cząsteczki CO₂. Następnie nasz węgielek trafi do roślinek. Wbrew temu co może się nam wydawać, rośliny, jako składające się w sporej mierze z węgla, wyrastają z powietrza, nie z ziemi. Korzystając z energii słonecznej roślina buduje swoje ciało m.in. z naszego nietypowego atomu węgla.

Słońce nieustannie oświetla Ziemię, więc stosunek izotopów węgla w atmosferze jest stały. Rośliny ich nie rozróżniają, więc i w nich stosunek ten jest stały. Z rośliny węgiel trafi do zwierzątka, na przykład do krowy, która zmieni go w hamburgera, by następnie trafić do mnie i zmienić się… powiedzmy w moją tężyznę fizyczną, sześciopak czy bicki.

Atomy ciągle krążą w ekosystemie. Dlatego we wszystkich organizmach żywych powstaje pewien stały stosunek ¹⁴C do ¹²C. Węgiel staje się nawozem, tasiemcem, wilkiem, bakterią czy złuszczonym naskórkiem. Gdy organizm umiera ustaje jego metabolizm i węgiel w ciele już nie cyrkuluje z atmosferycznym. Atomy węgla ¹²C w martwym ciele trwają, jednocześnie ¹⁴C powoli przemieniają się w azot.

Badając stosunek izotopów węgla w martwym ciele możemy go porównać z żywymi. Jeśli ¹⁴C jest o połowę mniej, to możemy stwierdzić, że minęło około 5730 lat od śmierci organizmu. Jeśli jest go cztery razy mniej, to szczątki mają jakieś 11460 lat. Co ciekawe - równowaga ¹⁴C w atmosferze to już przeszłość. Ponad dwa tysiące eksperymentalnych wybuchów nuklearnych (85% w wykonaniu USA i ZSRR) między 1945 a 1998 rokiem zmieniły naturalne do tej pory proporcje izotopów w atmosferze.


PS. Mówiłem o uproszczeniach, ale zanim ktoś wypomni mi to w komentarzach dodam, że w pełni świadomie przemilczałem emitowanie neutrin przy rozpadzie beta, nie wspomniałem też, że te rozpady zachodzą pod wpływem oddziaływania słabego. Nie uważam by było to wprowadzanie czytelników w błąd, jedynie uproszczenie by ich nie odstraszyć nadmiarem pojęć i zawiłości.


Źródło ostatniego wykresu:
http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/forschung/groups/kk/en/14CO2_html