„Radiometrikus kormeghatározás” változatai közötti eltérés

Minden közönséges [[anyag]]ot [[kémiai elemek]] kombinációibólatomjai állépítenek össze;fel. egyEgy-egy elemet az [[atommag]]ja által tartalmazott [[proton]]ok száma jellemezhatároz meg, melyet [[Rendszám (kémia)|rendszám]]nak nevezünk. Egy adott elemnek különböző [[izotóp]]jai léteznek, amelyek az atommagjukban lévő [[neutron]]ok számában térnek el egymástól. Egy konkrét elem adott izotópja a létező [[nuklid]]ok egyike;. azAz egyes nuklidokat alapvetően (dea nemmagizomereket feltétlenülnem csaktekintve) a magjuk eltérő összetétele (protonszáma és neutronszáma) különbözteti meg egymástól. Egyes nuklidok eredendően instabilak. EzekAz ailyen radionuklidok idővel egy másik nukliddá alakulnak át egy spontán (önmagától végbemenő) folyamatban, amelyet [[radioaktivitás|radioaktív bomlásnak]] nevezünk. A radioaktív bomlás során a bomló mag (anya, P mint ''parent'', azaz szülő) úgy alakul át a másikká (leány, D mint ''daughter''), hogy közben valamilyen sugárrészecskét (pl. negatív [[béta-bomlás]] esetében [[elektron]]t és antineutrínót, ill. alfa-bomlás esetében [[alfa-részecske|alfa-részecskét]]) vagy gamma-fotont bocsát ki, miközben (kinetikus) energia is felszabadul, melyet elsősorban a sugárrészecske, másodsorban a visszalökődő leánynuklid visz el.

Bár egy adott radionuklid (P) atomjai véletlenszerű időpontokban bomlanak el, ha sok egyforma radioaktív atomot tekintvetekintünk azegyszerre, akkor a bomlatlan atomok ''P'' száma azegyszerű időbenexponenciális előrehaladvacsökkenést exponenciálisanmutat csökkenaz idő függvényében, melyet a P nuklidra jellemzőnuklid [[felezési idő|felezési ideje]] szerintjellemez. Ez azt jelenti, hogy a felezési idő elteltével az adott nuklid atomjainak kb. fele a D leánynukliddá bomlik el, fele pedig változatlan állapotban megmarad. Sok radionuklid [[bomlási termék]]e (leánynuklidja) maga is radioaktív, és így tovább, miáltal egész [[bomlási lánc]]ok (bomlássorok) alakulhatnak ki, melyek valamilyen stabil nuklid keletkezésével érnek véget. Ha az "ősanya" felezésisokkal idejehosszabb sokkalfelezési hosszabbidejű leányainál, akkor egy idő után ún. radioaktív egyensúly jön létre közte és a termékei között. Ilyenkor az ősanya felezési ideje lesz mérvadó az egész bomlássorra egészen a stabil végtermékig, azaz a köztes termékek "nem számítanak", ti. kinetikai szempontból olyan, mintha az anya (P) egyetlen lépésben bomlana a stabil végtermékké (D). A radiometrikus kormeghatározásra használható radionuklidok felezési ideje néhány ezer évtől néhány milliárd évig terjed.

A felezési idő (az elektronbefogást[[elektronbefogás]]t kivéve) kizárólag a mag tulajdonságaitól függ, nem befolyásolja sem a hőmérséklet, sem a nyomás, sem a kémiai környezet, sem a mágneses vagy elektromos mező jelenléte, sem más külső tényező. Tehát ha egy anyag egy meghatározott radionuklid atomjait tartalmazza, akkor a bomlás mértéke és a stabil termék mennyisége ideális esetben csak az eltelt időtől függ. Ez egy olyan időmérő eszközt ad a kezünkbe, mely adott esetben pl. megmondjaelárulja, hogy pl. mennyi idő telt el azóta, hogy az illető radionuklid az anyagba (pl. egy adott kőzetbe) került.

A különböző anyagok kialakulásának folyamatai gyakran szelektívek abból a szempontból, hogy az anyagba mely alkotóelemek kerülnek bele. Ideális esetben az anyagba csak az anyanuklid kerül a keletkezéskor, a bomlástermék nem. Ilyenkor az anyag vizsgálatakor a benne talált bomlástermékek már az anyag "életében" keletkeztek. Ha az anyagba a keletkezésekor a bomlástermék is belekerül, akkor a kormeghatározáshoz tudni kell, milyen arányban álltak egymással abban az időbeneredetileg. A bomlástermék(ek között) nem lehet kis molekulájú gáz, hamert vizsgálniaz akarjukkönnyen azkiszökik a vizsgált anyagotanyagból, mert az kiszökik belőle,anyanuklidnak éspedig elegendően hosszú felezési idejénekidejűnek kell lennie ahhoz, hogy vizsgálhatójól mérhető mennyiség maradjon meg belőle az anyagban. A vizsgálat további feltétele, hogy se a kiindulóaz anyaganyanuklid, se a bomlástermék ne keletkezhessen egyéb reakciókbanfolyamatokban, mert az értékelhetetlenné tenné a vizsgálati eredményt. Továbbá a bomlástermékek és az anyanuklid izolálására és elemzésére használt módszereknek is áttekinthetőknek és megbízhatóknak kell lenniük.

Előfordulhat, hogy egy szilárd anyag (pl. ásvány vagy kőzet), melyből a bomlástermék normális körülmények között nem képes kidiffundálni, hevítés hatására mégismégiscsak kibocsátja magából az addig felhalmozódott bomlásterméket, nullára állítva ezzel a radiometrikus „órát”. A hőmérséklet, amelyen ez megtörténik a „blokkoló hőmérséklet”, amely jellemző az anyagra.

Az egyszerűbb radiometrikus kormeghatározó módszerek legtöbbjével szemben az [[izokrón kormeghatározás]], amely sok bomlás esetében alkalmazható (lásd a [[rubídium-stroncium kormeghatározás]]t), nem igényli a kezdeti arányokatomarányok ismeretét.

Tekintve, hogy a radioaktív elemek stabil bomlástermékekre bomlanak, aA radioaktív bomlást a geológiai időhöz kötő matematikai modell, az úgynevezett koregyenlet, a következő:

:<math> D = </math>a stabil bomlástermék (leánynuklid) atomjainak száma a mintában

:<math> P = </math>az eredeti izotópradionuklid (anya) atomjainak száma a mintában

:<math> \lambda = </math>az izotópanya bomlási állandója

A bomlási állandó egyenesen arányos annak a valószínűségével, hogy egyetlen kiszemelt radioaktív magatom egységnyiegy időadott alattrövid lebomló<math> atomjainak\Delta hányadosat</math> időtartamon belül fog elbomlani. FordítottanA bomlási állandó a <math> \tau</math> közepes élettartam reciproka, és fordítottan arányos a felezési idővel.: