La datación mediante carbono 14; Frank Libby.

El 8 de septiembre de 1980, fallecía el químico estadounidense Willard Frank Libby (Grand Valley, Estados Unidos, 17 de diciembre de 1908 – Los Ángeles, 8 de septiembre de 1980).

libbyEn 1960 fue galardonado con el Premio Nobel de Química por el desarrollo del método del carbono 14 para el análisis temporal.

Estudió química en la Universidad de California en Berkeley, donde se licenció en 1931 y doctoró en 1933 con Gilbert Newton Lewis y Wendell M. Latimer. Fue profesor en la misma, primero como ayudante hasta el año 1938 y finalmente como profesor asistente hasta 1945. En 1945 fue nombrado profesor de química en la Universidad de Chicago. En diciembre de 1941, tuvo que interrumpir sus estudios ya que fue llamado a colaborar en el proyecto Manhattan en la Universidad de Columbia. Tras la segunda guerra mundial volvería como docente a la Universidad de Chicago hasta 1959.

En 1954 fue desigando miembro de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos de Estados Unidos. En 1959 renunció a dicho cargo para volver a enseñar química como profesor en la Universidad de California en Los Ángeles, aunque entre 1960 y 1962 continuó siendo miembro del comité consultivo general de la AEC (Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos), puesto al que también renunció en 1962 al ser nombrado director del Instituto de geofísica y física planetaria.

En 1946 Willard Libby dio a conocer los mecanismos de formación del isótopo 14C a través de reacciones nucleares en la atmósfera (Libby, W. F. (1946). «Atmospheric helium-three and radiocarbon from cosmic radiations.». Phys. Rev., 69: 671–672).

El trabajo de Libby tenía su origen en el descubrimiento hecho por el físico americano Serge Korff, en 1939, de que el bombardeo de la atmósfera por los rayos cósmicos produce neutrones. Libby había trabajado con el tritio y conocía de su formación en la atmósfera, lo que le ayudó para su posterior trabajo con el carbono-14. El nitrógeno reacciona con estos neutrones, dando lugar a carbono 14 radiactivo en nueve reacciones de cada 10 y produciendo hidrógeno 3 radiactivo, tritio, en la restante reacción.
Como resultado de ello, la atmósfera contendría pequeñas trazas de carbono 14 (e incluso restos más pequeños de hidrógeno 3 o tritio). Libby dedujo que el carbono 14 radiactivo, creado en la atmósfera por los rayos cósmicos, penetraría en todos los tejidos vivos sirviendo de vía de entrada el anhídrido carbónico, absorbido en primer lugar por las plantas y transmitido luego a los animales. Durante toda su vida, la planta y el animal estarían recibiendo continuamente carbono radiactivo y mantendrían un nivel constante de él en sus tejidos. Pero, al morir el organismo, cesando con ello la adquisición de carbono, el carbono radiactivo en sus tejidos empezaría a disminuir por agotamiento radiactivo.

Finalmente, en 1947, el equipo de investigadores dirigido por Libby elaboró la técnica de datación mediante carbono 14, que se convirtió en un instrumento indispensable para la arqueología, la antropología física y la geología.

El carbono-14, 14C o radiocarbono, es un isótopo radiactivo del carbono, descubierto el 27 de febrero de 1940 por Martin Kamen y Sam Ruben. Su núcleo contiene 6 protones y 8 neutrones. Willard Libby determinó un valor para el periodo de semidesintegración o semivida de este isótopo: 5568 años.

libby2Determinaciones posteriores en Cambridge produjeron un valor de 5730 años. Debido a su presencia en todos los materiales orgánicos, el carbono-14 se emplea en la datación de especímenes orgánicos.

La datación por radiocarbono es un método de datación radiométrica que utiliza el isótopo carbono-14 (14C) para determinar la edad de materiales que contienen carbono hasta unos 50 000 años. . En restos más antiguos, la cantidad de carbono-14 presente es demasiado pequeña para obtener resultados precisos. Para materiales inorgánicos, y para muestras más antiguas, la datación se realiza de modo análogo utilizando otros isótopos radiactivos de semivida más larga, como el uranio-235, el uranio-238, el rubidio-87, el potasio-40 u otros análogos.

En la naturaleza hay tres isótopos naturales del carbono: dos de ellos, el carbono-12 y el carbono-13, son estables y un tercero, el carbono-14, es inestable o radiactivo. La abundancia natural del carbono-12 y del carbono-13 es del 98,89 % y 1,11 % respectivamente, mientras que la del carbono-14 es de 1,0·10e-10 %. El carbono-14 tiene un periodo de semidesintegración de 5730±40 años de forma continua por los constantes impactos de rayos cósmicos sobre el dinitrógeno de su atmósfera, donde se forman más isótopos.

La tasa más alta de producción de carbono-14 tiene lugar en altitudes entre 9 y 15 km (30 000 y 50 000 pies), y en altas latitudes geomagnéticas, pero el carbono-14 se distribuye uniformemente sobre la atmósfera y reacciona con el dioxígeno para formar dióxido de carbono (CO2). Este dióxido de carbono también es absorbido por los océanos, disolviéndose en el agua. De forma aproximada se puede considerar que el flujo de rayos cósmicos es constante durante largos períodos y, por tanto, que el 14C se produce a un ritmo constante. De esta forma, la proporción de carbono radiactivo y no radiactivo permanece constante en la atmósfera.

El proceso de fotosíntesis incorpora el átomo radiactivo de carbono a las plantas de manera que la proporción 14C/12C en éstas es similar a la atmosférica. Los animales incorporan, por ingestión, el carbono de las plantas, por lo que la proporción también es similar. Ahora bien, tras la muerte de un organismo vivo no se incorporan nuevos átomos de 14C a los tejidos y la concentración del isótopo 14C va decreciendo conforme va transformándose en 12N por decaimiento radiactivo. El 14C decae de forma exponencial, es decir, la tasa de decaimiento disminuye de forma proporcional al número de átomos restante.

Esta es la base de la datación.

La masa en isótopo 14C de cualquier espécimen disminuye a un ritmo exponencial, que es conocido: a los 5730 años de la muerte de un ser vivo la cantidad de 14C en sus restos se ha reducido a la mitad. Así pues, al medir la cantidad de radiactividad en una muestra de origen orgánico, se calcula la cantidad de 14C que aún queda en el material. Así puede ser datado el momento de la muerte del organismo correspondiente. Es lo que se conoce como “edad radiocarbónica” o de 14C, y se expresa en años BP (Before Present).

libby3 Esta escala equivale a los años transcurridos desde la muerte del ejemplar hasta el año 1950 de nuestro calendario. A mediados de los años 90, el nivel de 14C en la atmósfera era un 20 % superior al de 1950 debido al empleo de armas, pruebas y fugas nucleares. Por esto se toman como patrón de referencia las reservas de ácido oxálico almacenadas en el National Institute of Standards estadounidense cuyo contenido de radiocarbono se considera igual al de una muestra de madera de 1950.

Si queremos conocer la edad de una muestra orgánica, nos bastaría con calcular la cantidad de carbono-14 que permanece en la misma. En función de esa cantidad podremos estimar de forma bastante exacta la edad de la muestra investigada. Actualmente es posible datar una muestra de menos de 10 000 años con una precisión de ±40 años.

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Publicado el 8 septiembre, 2015 en Arqueología, Biología, Historia, Química. Añade a favoritos el enlace permanente. Deja un comentario.

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