Wat is halfwaardetijd?

Misschien wel het meest gebruikte bewijs voor de evolutietheorie door natuurlijke selectie is het fossielenbestand. Het fossielenbestand kan onvolledig zijn en misschien nooit volledig voltooid, maar er zijn nog steeds veel aanwijzingen voor evolutie en hoe het gebeurt binnen het fossielenbestand.

Een manier die wetenschappers helpt fossielen in het juiste tijdperk op de geologische tijdschaal te plaatsen, is door radiometrische datering te gebruiken. Ook wel absolute datering genoemd, gebruiken wetenschappers het verval van radioactieve elementen in de fossielen of de rotsen rond de fossielen om de leeftijd van het geconserveerde organisme te bepalen. Deze techniek is gebaseerd op het bezit van halfwaardetijd.

Wat is halfwaardetijd?

Halfwaardetijd wordt gedefinieerd als de tijd die de helft van een radioactief element nodig heeft om in een dochterisotoop te vervallen. Terwijl radioactieve isotopen van elementen vervallen, verliezen ze hun radioactiviteit en worden ze een gloednieuw element dat bekend staat als een dochterisotoop. Door de verhouding van de hoeveelheid van het oorspronkelijke radioactieve element tot de dochterisotoop te meten, kunnen wetenschappers bepalen hoeveel halfwaardetijden het element heeft ondergaan en van daaruit de absolute leeftijd van het monster kunnen achterhalen.

De halfwaardetijden van verschillende radioactieve isotopen zijn bekend en worden vaak gebruikt om de leeftijd van nieuw gevonden fossielen te achterhalen. Verschillende isotopen hebben verschillende halfwaardetijden en soms kan meer dan één aanwezige isotoop worden gebruikt om een ​​nog specifiekere leeftijd van een fossiel te krijgen. Hieronder is een grafiek van veelgebruikte radiometrische isotopen, hun halfwaardetijden en de dochterisotopen waarin ze rotten.

Voorbeeld van het gebruik van halfwaardetijd

Laten we zeggen dat je een fossiel hebt gevonden waarvan je denkt dat het een menselijk skelet is. Het beste radioactieve element om tot op heden menselijke fossielen te gebruiken is Carbon-14. Er zijn verschillende redenen waarom, maar de belangrijkste reden is dat Carbon-14 een natuurlijk voorkomend isotoop is in alle vormen van leven en zijn halfwaardetijd ongeveer 5730 jaar is, dus we kunnen het gebruiken om meer "recente" vormen van leven ten opzichte van de geologische tijdschaal.

Je zou op dit moment toegang moeten hebben tot wetenschappelijke instrumenten die de hoeveelheid radioactiviteit in het monster kunnen meten, dus gaan we naar het lab! Nadat u uw monster hebt voorbereid en in de machine hebt geplaatst, zegt uw uitlezing dat u ongeveer 75% stikstof-14 en 25% koolstof-14 hebt. Nu is het tijd om die wiskundige vaardigheden goed te gebruiken.

Bij een halfwaardetijd zou je ongeveer 50% koolstof-14 en 50% stikstof-14 hebben. Met andere woorden, de helft (50%) van de Carbon-14 waarmee je begon, is in de dochterisotoop Nitrogen-14 vervallen. Uit uw meetwaarde van uw radioactiviteitsmeetinstrument blijkt echter dat u slechts 25% koolstof-14 en 75% stikstof-14 heeft, dus uw fossiel moet meer dan een halfwaardetijd hebben doorgemaakt.

Na twee halfwaardetijden zou nog een helft van je overgebleven Carbon-14 zijn vervallen in stikstof-14. De helft van 50% is 25%, dus je zou 25% koolstof-14 en 75% stikstof-14 hebben. Dit is wat je uitlezing zei, dus je fossiel heeft twee halfwaardetijden ondergaan.

Nu je weet hoeveel halfwaardetijden zijn verstreken voor je fossiel, moet je je aantal halfwaardetijden vermenigvuldigen met hoeveel jaar er in een halfwaardetijd zijn. Dit geeft u een leeftijd van 2 x 5730 = 11.460 jaar. Je fossiel is van een organisme (misschien een mens) dat 11.460 jaar geleden stierf.

Veelgebruikte radioactieve isotopen

Ouder Isotoop	Halveringstijd	Dochter Isotoop
Koolstof-14	5730 jaar.	Stikstof 14
Kalium-40	1,26 miljard jr.	Argon-40
Thorium-230	75.000 jaar.	Radium-226
Uranium-235	700.000 miljoen jr.	Lood-207
Uranium-238	4,5 miljard jaar.	Lood-206