Was ist die Halbwertszeit?

Der wahrscheinlich am weitesten verbreitete Beweis für die Evolutionstheorie durch natürliche Auslese ist der Fossilienbestand. Der Fossilienbestand mag unvollständig und niemals vollständig sein, aber es gibt immer noch viele Hinweise auf die Evolution und wie dies im Fossilienbestand geschieht.

Ein Weg, wie Wissenschaftler Fossilien auf der geologischen Zeitskala in das richtige Zeitalter bringen können, ist die radiometrische Datierung. Die Wissenschaftler verwenden den Zerfall radioaktiver Elemente in den Fossilien oder den Gesteinen um die Fossilien, um das Alter des erhaltenen Organismus zu bestimmen. Diese Technik beruht auf der Eigenschaft der Halbwertszeit.

Was ist Halbwertszeit??

Die Halbwertszeit ist definiert als die Zeit, die eine Hälfte eines radioaktiven Elements benötigt, um sich in ein Tochterisotop zu verwandeln. Wenn radioaktive Isotope von Elementen zerfallen, verlieren sie ihre Radioaktivität und werden zu einem brandneuen Element, das als Tochterisotop bekannt ist. Durch die Messung des Verhältnisses der Menge des ursprünglichen radioaktiven Elements zum Tochterisotop können Wissenschaftler feststellen, wie viele Halbwertszeiten das Element durchlaufen hat, und daraus das absolute Alter der Probe bestimmen.

Die Halbwertszeiten mehrerer radioaktiver Isotope sind bekannt und werden häufig verwendet, um das Alter neu gefundener Fossilien zu bestimmen. Verschiedene Isotope haben unterschiedliche Halbwertszeiten, und manchmal kann mehr als ein vorhandenes Isotop verwendet werden, um ein noch spezifischeres Alter eines Fossils zu erhalten. Nachfolgend finden Sie eine Tabelle der häufig verwendeten radiometrischen Isotope, ihrer Halbwertszeiten und der Tochterisotope, in die sie zerfallen.

Beispiel für die Verwendung der Halbwertszeit

Nehmen wir an, Sie haben ein Fossil gefunden, das Sie für ein menschliches Skelett halten. Das beste radioaktive Element, um bisher menschliche Fossilien zu verwenden, ist Kohlenstoff-14. Es gibt mehrere Gründe, aber die Hauptgründe dafür sind, dass Kohlenstoff-14 in allen Lebensformen ein natürlich vorkommendes Isotop ist und seine Halbwertszeit etwa 5730 Jahre beträgt. Daher können wir es auf neuere Formen von Kohlenstoff-14 anwenden Leben relativ zur geologischen Zeitskala.

Sie müssten zu diesem Zeitpunkt Zugang zu wissenschaftlichen Instrumenten haben, mit denen die Menge der Radioaktivität in der Probe gemessen werden kann. Nachdem Sie Ihre Probe vorbereitet und in das Gerät eingelegt haben, wird in Ihrer Anzeige angegeben, dass Sie ungefähr 75% Stickstoff-14 und 25% Kohlenstoff-14 haben. Jetzt ist es Zeit, diese mathematischen Fähigkeiten sinnvoll einzusetzen.

Bei einer Halbwertszeit hätten Sie ungefähr 50% Kohlenstoff-14 und 50% Stickstoff-14. Mit anderen Worten, die Hälfte (50%) des Kohlenstoff-14, mit dem Sie begonnen haben, ist in das Tochterisotop Stickstoff-14 zerfallen. Ihre Anzeige von Ihrem Radioaktivitätsmessgerät besagt jedoch, dass Sie nur 25% Kohlenstoff-14 und 75% Stickstoff-14 haben, sodass Ihr Fossil mehr als eine Halbwertszeit durchlaufen haben muss.

Nach zwei Halbwertszeiten wäre eine weitere Hälfte Ihres Kohlenstoff-14-Rests in Stickstoff-14 zerfallen. Die Hälfte von 50% ist 25%, Sie hätten also 25% Kohlenstoff-14 und 75% Stickstoff-14. Dies ist, was Ihre Anzeige sagte, so hat Ihr Fossil zwei Halbwertszeiten durchlaufen.

Jetzt, da Sie wissen, wie viele Halbwertszeiten für Ihr Fossil verstrichen sind, müssen Sie Ihre Anzahl der Halbwertszeiten mit der Anzahl der Jahre in einer Halbwertszeit multiplizieren. Dies ergibt ein Alter von 2 x 5730 = 11.460 Jahren. Ihr Fossil stammt von einem Organismus (vielleicht von einem Menschen), der vor 11.460 Jahren gestorben ist.

Häufig verwendete radioaktive Isotope

Eltern-Isotop	Halbwertzeit	Tochter-Isotop
Kohlenstoff-14	5730 Jahre.	Stickstoff-14
Kalium-40	1,26 Milliarden Jahre.	Argon-40
Thorium-230	75.000 Jahre.	Radium-226
Uran-235	700.000.000 Jahre.	Blei-207
Uran-238	4,5 Milliarden Jahre.	Blei-206