कार्बन काल निर्धारण विधि

वातावरणीय ¹⁴C, न्यूजीलैंड एवं अस्ट्रिया. न्यूजील्याण्ड वक्र आरेख दक्षिणी गोलार्धको लागि, एवं अस्ट्रिया वक्र उत्तरी गोलार्धको लागि सांकेतिक प्रतिनिधित्व गर्दछ। वातावरणीय नाभिकीय हथियारहरुका परीक्षणहरुका कारण ^१४Cको उत्तरी गोलार्धमा मात्रा लगभग दुइगुना भएको छ।

कार्बन काल निर्धारण विधि (अङ्ग्रेजी:कार्बन-१४ डेटिंग)को प्रयोग पुरातत्व-जीव विज्ञानमा जंतुहरु एवं विरुवाहरुका प्राप्त अवशेषहरुका आधारमा जीवन काल, समय चक्रको निर्धारण गर्नमा गरिन्छ। यसमा कार्बन-१२ एवं कार्बन-१४का मध्य अनुपात निकालिन्छ कार्बनका दुई स्थिर अरेडियोधर्मी समस्थानिक: कार्बन-१२ (¹²C), र कार्बन-१३ (^१३C) हुन्छन्/छौं्। यिनका बाहेक एक अस्थिर रेडियोधर्मी समस्थानिक (^१३C)का अंश पनि पृथ्वीमा मिल्दछन्। अर्थात कार्बन-१४को एक निर्धारित मात्राको नमूना ५७३० वर्षहरु पछि आधी मात्राको हुन जान्छ। यस्तो रेडियोधर्मिता क्षयका कारण हुन्छ। यस कारणबाट कार्बन-१४ पृथ्वी भन्दा धेरै समय पूर्व समाप्त भइसकेको छ, यदि सूर्यको कर्मिक किरणहरुका पृथ्वीका वातावरणको नाइट्रोजनमा प्रभावबाट र उत्पादन न भएको हुन्थ्यो। ब्रह्माण्डीय किरणहरुबाट प्राप्त न्यूट्रन नाइट्रोजन अणुहरु (N_२)बाट निम्न परमाणु प्रतिक्रिया गर्दछन्:

$n+\mathrm {^{14}_{7}N} \rightarrow \mathrm {^{14}_{6}C} +p$

कार्बन-१४का उत्पादनको अधिकतम दर ९-१५  कि.मी. (३०,०००बाट ५०,००० फीट)को भू-चुम्बकीय ऊंचाइयहरुमा हुन्छ;परन्तु कार्बन-१४ पूरा वातावरणमा समान दरले फैलिन्छ र अक्सीजनका अणुहरुबाट प्रतिक्रिया गरेर कार्बन डाईअक्साइड बनाउँछ। यो कार्बन डाई अक्साइड सागरका जलमा मिलेर फैलिन्छ। बिरुवा वातावरणको कार्बन डाई अक्साइडलाई फोटोसिंथेसिस द्वारा प्रयोग गर्दछन्, एवं उनको सेवन गर पाचन पछि जन्तु यसलाई निष्कासित गर्दछन्। यस प्रकार प्रत्येक जीवित प्राणी लगातार कार्बन-१४लाई वातावरणबाट लेन-देन गर्दै रह्दछ, जबसम्म त्यो जीवित रह्दछ। उनको जीवन पछि यो अदला-बदली समाप्त हुन जान्छ। यसपछि कार्बन-१४को शरीरमा शेष मात्राको रेडियोधर्मी बीटा क्षयका द्वारा ह्रास हुने लाग्दछ। यस ह्रासको दर अर्ध आयु काल यानि ५,७३०±४० वर्षमा आधी मात्रा हुन्छ।

$\mathrm {~_{6}^{14}C} \rightarrow \mathrm {~_{7}^{14}N} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}$

कार्बन १४को खोज २७ फरवरी, १९४०मा मार्टिन कैमेन र सैम रुबेनले कैलीफोर्निया विश्वविद्यालय रेडियेशन प्रयोगशाला, बर्कलेमा गरिएको थियो। जब कार्बनको अंश पृथ्वीमा दब जान्छ तब कार्बन-१४ (^१४C)को रेडियोधर्मिताका कारण ह्रास छता रह्दछ।मा कार्बनका दोस्रो समस्थाकनिकहरुको वायुमंडलबाट संपर्क विच्छे१द र कार्बन-द्वि-ओषिद न बननका कारण तिनका आपसका अनुपातमा अन्तर हुन जान्छ। पृथ्वीमा दबे कार्बनमा उनको समस्थानिकहरुको अनुपात जानेर उनको दब्ने आयुको पता लगभग शताब्दीमा गर्न सक्दछन्।

कार्बनकाल विधिका माध्यमबाट तिथि निर्धारण भए पछि इतिहास]] एवं वैज्ञानिक तथ्यहरुको जानकारी हुनेमा सहायता मिलन्छ। यो विधि धेरै कारणहरुबाट विवादहरुमा रही छ वैज्ञानिकहरुका अनुसार रेडियोकर्बनको जितनी जोडबाट क्षय हुन्छ, उससे २७बाट २८ प्रतिशत धेरै यसको निर्माण हुन्छ। जसबाट सन्तुलनको अवस्था प्राप्त हुनु मुश्किल छ। यस्तो मानिन्छ कि प्राणीहरुको मृत्यु पछि पनि ती कार्बनको अवशोषण गर्दछन् र अस्थिर रेडियोधर्मी-तत्वको धीरे-धीरे क्षय हुन्छ। पुरातात्विक नमूनेमा उपस्थित कर्बन-१४का आधारमा उनको डेटको गणना गर्दछन्। ३५६ ई.मा भूमध्य सागरका तटमा आये विनाशाकारी सूनामीको तिथि निर्धारण वैज्ञानिकहरुले कार्बन डेटिंगद्वारा नैं गरेकाछन्।

रेडियो कार्बन डेटिंग प्रविधीको आविष्कार १९४९मा शिकागो विश्वविद्यालयका विलियर्ड लिबी र उनसहितिनीहरुले गरेका थिए। १९६०मा तिनलाई यस कार्यको लागि रसायन विज्ञानका नोबेल पुरस्कारबाट सम्मानित गरिएको थियो। तिनीहरुले कार्बन डेटिंगका माध्यमबाट पहिलो पल्ट लकडीको आयु पता गरिएको थियो। वर्ष २००४मा यूमेआ यूनिवर्सिटीका वैज्ञानिकहरु कोस्वीडेनका दलार्नु प्रांतको फुलु पहाडीहरुमा लगभग दस हजार वर्ष पुरानो देवदारको एक रुख़ प्राप्त भएको छ जसका बारेमा वैज्ञानिकहरुको भनाई छ कि यो विश्वको सबै भन्दा पुरानो वृक्ष हो। कार्बन डेटिंग पद्धतिबाट गणना पछि वैज्ञानिकहरुले यसलाई धरतीको सबै भन्दा पुरानो रुख़ भनेकाछन् । यसका बाहेक कार्बन-१४ डेटिंगको प्रयोग अनेक क्श्जेत्रहरुमा काल-निर्धारणको लागि गरिन्छ। व्हिस्की कति पुरानो छ, यसका लागि पनि यो विधि कारगर एवं प्रयोगनीय रहेको छ। अक्सफोर्ड रेडियो कार्बन एसीलरेटरका उप निदेशक टाम हाइहामीका अनुसार १९५०का दशकमा भएका परमाणु परीक्षणबाट निस्केका रेडियो सक्रिय पदार्थहरुको उपस्थितिका आधारमा व्हिस्की बनेको समय जान्न सकिन्छ।