В результате из атома азота образуется атом радиоактивного углерода C14. Это происходит непрерывно и с постоянной скоростью. Ученые установили, что в течение по крайней мере последних 20 000 лет интенсивность потока космических лучей на Землю оставалась неизменной.
Но что происходит далее с появившимся на свет C14? В момент ядерной реакции образовавшийся радиоуглерод приобретает большую энергию и переходит в особое «возбужденное» состояние. В этот момент он обладает повышенной химической активностью и немедленно соединяется с кислородом. Так возникает углекислый газ, содержащий радиоактивный углерод, — C14O2.
Растения улавливают углекислый газ, в том числе и C14O2, приобретая тем самым радиоактивность. Животные питаются растениями, и радиоуглерод оказывается в их организмах. Нетрудно измерить радиоактивность животных и растений, обусловленную присутствием C14. Нужно также учесть, что C14 имеет период полураспада около 6000 лет, то есть за это время распадается половина всех атомов, содержащихся, например, в 1 грамме его.
Ученые подсчитали, что каждый грамм углерода животных и растительных организмов имеет постоянную радиоактивность, поскольку между распадом содержащихся в организме атомов C14 и поглощением новых существует динамическое равновесие. На 1 грамм углерода организма приходится примерно 15 распадов в минуту. Радиоактивность образца, содержащего C14, и количество распадов в минуту определяется с помощью специального счетчика.
Когда организм погибает, равновесие нарушается: мертвое растение не способно усваивать углекислоту. Следовательно, содержание C14 в нем начинает уменьшаться.
Раз период полураспада радиоактивного углерода составляет около 6000 лет, то по истечении этого срока 1 грамм углерода погибшего растения будет давать лишь 7 распадов в минуту, спустя еще 6000 лет — половину и так далее.
Американский ученый Либби и предложил использовать это явление в качестве своеобразных «радиоактивных часов».
Если определить количество импульсов, которое дает в минуту 1 грамм углерода изучаемого образца древнего растения (угля, куска дерева), можно высчитать возраст этого образца.
Метод определения возраста по C14 весьма прост. Однако у него есть свои ограничения и недостатки. Прежде всего короткий период полураспада C14. Если возраст образца равен нескольким периодам полураспада, радиоактивность его настолько слаба, что не поддается измерению. Значит, мы имеем возможность заглянуть лишь в сравнительно недалекое прошлое (30 000–40 000 лет). Кроме того, метод очень чувствителен. Поэтому при определении активности нужно устранить все мешающие факторы.
Хорошие результаты получены для образцов, возраст которых не превышает 7000–10 000 лет.
В начале XX века на стенах пещеры в Ласка (Франция) были обнаружены рисунки животных, сделанные доисторическим человеком. «Бизоны из Ласка» явились предметом спора многих ученых. Что касалось времени выполнения рисунков, то предлагались самые различные даты. Ясность внесло определение C14. Возраст рисунков оказался равным 15 516 ± 900 лет.
Историки оценивали возраст погребальной ладьи из гробницы египетского фараона Сазостриса III в 3750 лет. Применение радиоуглерода подтвердило их данные.
Ученые долго затруднялись в точном определении времени смерти великого греческого астронома и географа Клавдия Птолемея. Анализ древесины, взятой из стенки гроба мыслителя древности, позволил сделать вывод, что Птолемей скончался около 200 года до нашей эры.
Наконец, возраст остатков тканей, в которые были обернуты кожаные рукописи, найденные в пещере в Палестине, оказался равным 1917 ± 200 лет, что также совпало с мнением историков.
…Когда я кончил свой рассказ, оказалось, что слушала его не только Наташа, но и остальные. Алеша поспешил тут же скептически заметить:
— Метод все-таки очень приблизительный… Плюс-минус сто восемьдесят лет, плюс-минус двести лет… Не мала ли такая точность для истории?