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Alter nach der Radiokarbonmethode berechnen

Geben Sie den verbliebenen Anteil an Kohlenstoff-14 in Prozent oder die gemessene Aktivität je Gramm Kohlenstoff ein. Der Rechner bestimmt daraus das Alter der Probe.

Ihre Probe
Nur für die Aktivitätsmessung: etwa 0,226 Bq je Gramm Kohlenstoff, rund 13,6 Zerfälle pro Minute
Heute gemessen 5.730 Jahre; die Libby-Halbwertszeit von 5.568 Jahren wird zusätzlich ausgewertet
Ergebnis

Wie alt ist eine Probe?

Pflanzen nehmen Kohlenstoff aus dem Kohlendioxid der Luft auf, Tiere und Menschen über die Nahrung. Darin ist ein winziger, nahezu konstanter Anteil radioaktiver Kohlenstoff-14 enthalten, der in der oberen Atmosphäre durch kosmische Strahlung entsteht. Solange ein Organismus lebt, bleibt sein C-14-Anteil im Gleichgewicht mit der Umgebung. Nach dem Tod endet der Austausch, und das C-14 zerfällt mit einer Halbwertszeit von 5.730 Jahren zu Stickstoff.

Misst man, wie viel C-14 im Vergleich zu einer lebenden Probe übrig ist, lässt sich die vergangene Zeit berechnen. Sind noch 50 Prozent vorhanden, ist genau eine Halbwertszeit vergangen, bei 25 Prozent zwei. Für Zwischenwerte stellt der Rechner das Zerfallsgesetz mit dem natürlichen Logarithmus nach der Zeit um. Statt eines Prozentwerts können Sie auch die gemessene Aktivität in Becquerel je Gramm Kohlenstoff eintragen; dann vergleicht der Rechner mit der Ausgangsaktivität.

Zusätzlich gibt er das konventionelle Radiokarbonalter aus. Labore rechnen aus historischen Gründen mit der älteren Halbwertszeit von 5.568 Jahren nach Willard Libby und geben das Ergebnis in Jahren vor 1950 an, abgekürzt BP. Die Umrechnung in einen grob geschätzten Zeitpunkt hilft bei der Einordnung, ersetzt aber keine Kalibrierung.

t=T ½⋅ln (N0N)ln 2 , mit NN0=Restanteil bzw . AA0t = \frac{T\,½ \cdot \text{ln}\,\left(\frac{N_{0}}{N}\right)}{\text{ln}\,2}\,{,}\ \quad \text{mit}\ \frac{N}{N_{0}} = \frac{\text{Restanteil bzw}\,.\,A}{A_{0}}

Beispiel: Restanteil 60 Prozent, Halbwertszeit 5.730 Jahre: Es sind 0,74 Halbwertszeiten vergangen, das Alter beträgt 4.223 Jahre. Das konventionelle Radiokarbonalter nach Libby liegt bei 4.103 Jahren BP; unkalibriert entspricht das grob der Zeit um 2.270 v. Chr.

Grenzen der Methode

Die Radiokarbonmethode eignet sich für organisches Material wie Holz, Holzkohle, Knochen, Leder, Textilien, Samen oder Muscheln. Gesteine und Metalle lassen sich damit nicht datieren, Werkzeuge nur über anhaftende organische Reste. Nach etwa 50.000 Jahren ist so wenig C-14 übrig, dass es sich kaum noch von Verunreinigungen unterscheiden lässt. Der Rechner markiert ältere Ergebnisse deshalb als jenseits der Nachweisgrenze.

Der C-14-Gehalt der Atmosphäre war über die Jahrtausende nicht völlig konstant. Schwankungen der Sonnenaktivität und des Erdmagnetfelds, das Verbrennen fossiler Brennstoffe seit der Industrialisierung und die oberirdischen Kernwaffentests der 1950er- und 1960er-Jahre haben ihn verändert. Echte Datierungen werden daher mit Kalibrierkurven korrigiert, die aus Baumringen, Korallen und Seesedimenten gewonnen werden. Die Abweichung zum unkalibrierten Wert kann mehrere hundert Jahre betragen.

Moderne Labore zählen die C-14-Atome direkt mit der Beschleuniger-Massenspektrometrie. Dafür genügen wenige Milligramm Kohlenstoff, während die ältere Zählrohrmethode Gramm-Mengen brauchte. Im Schulunterricht wird meist mit Prozentwerten oder Zerfällen pro Minute gerechnet: Frischer Kohlenstoff zeigt etwa 13,6 Zerfälle pro Minute und Gramm, was rund 0,226 Becquerel entspricht.

Das Zerfallsgesetz gilt für jedes radioaktive Isotop. Für andere Nuklide wie Iod-131 oder Uran-238 setzen Sie die passende Halbwertszeit ein, oder Sie nutzen den Halbwertszeit-Rechner, der auch die verbleibende Menge nach einer bestimmten Zeit ausgibt. Exponentielle Abnahmen allgemein behandelt der Exponentialfunktion-Rechner.

Tipps und typische Fehler

Proben einordnen.

  • Halbwertszeit: 5.730 Jahre.
  • Grenze: Etwa 50.000 Jahre.
  • BP: Jahre vor 1950.
  • Kalibrieren: Für echte Daten.

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Häufige Fragen

Wie funktioniert die C14-Methode?

Sie misst, wie viel radioaktiver Kohlenstoff-14 seit dem Tod eines Organismus zerfallen ist, und rechnet über die Halbwertszeit auf das Alter zurück.

Bis zu welchem Alter funktioniert die Radiokarbondatierung?

Bis etwa 50.000 Jahre; danach ist der Restanteil zu klein für eine zuverlässige Messung.

Was bedeutet BP bei einem C14-Alter?

Before Present, also Jahre vor 1950, berechnet mit der Libby-Halbwertszeit von 5.568 Jahren.

Welche Materialien lassen sich mit C14 datieren?

Organische Reste wie Holz, Holzkohle, Knochen, Leder, Textilien und Samen.

Warum wird ein C14-Alter kalibriert?

Weil der C-14-Gehalt der Atmosphäre im Lauf der Zeit schwankte.

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