放射性炭素年代測定法の種明かし 古さの順に並べると？ 犬山祭 （寛永 12 年より） の山 車 実験教室で 物質には時計がついてるらしい （ 時計 ＝ 放射性物質 ） 1 制作 NPO法人放射線教育フォーラム.

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1 放射性炭素年代測定法の種明かし 古さの順に並べると？ 犬山祭 （寛永 12 年より） の山 車 実験教室で 物質には時計がついてるらしい （ 時計 ＝ 放射性物質 ） 1 制作 NPO法人放射線教育フォーラム

2 放射性物質は砂時計の砂みたいに減りま す （ほとんどの物質が、微量ながら放射性物質を含んでいます） 放射性物質は、放射線を出して違う元素に変わ る（崩壊する） 2 水中にある 60 Co の崩壊が作るチェレンコ フ光（放射線；ベータ線の衝撃波） 於：コーガアイソトープ 語句の意味・読み 放射性物質 ： ここでは「放射性同位体（同位元素）」「放射線を出す元 素」という意味 崩壊する ： ベータ粒子を放出し、 60 Co は 60 Ni へ、 14 C は 14 N へ変わる 元素記号の前の数字は質量数（原子核の中の陽子と中性子の個数の和 60 Co は「コバルト 60 」と読む

3 放射線を出して、その物質ではなくなり ます 比較：上に残っている砂は減る 3

4 放射性同位体とは 文部科学省 HP 『あとみん』 ( 廃止） より 超微量な三重水素は放射線（ベータ線）を出して、ヘリウムに変 わる （ ３ H が ３ He に変わる） 放射線を出して原子の種類が変わる ⇒もとの原子数が減る 4 超微量

5 放射性同位体とは 宇宙線宇宙線 14 N が 14 C に変身 （放射性同位 体） 14 N に再変身 （ 14 C がなくなる） 生成した 14 C （放射性同位体）はただちに酸素と反応し、二酸化炭素に なる （ 宇宙線との反応 : n + 14 N → 14 C + 1 H 14 C の崩壊 : 14 C → + 14 N ＋ e - ） エネルギーを得 て ある程度の時間の後 地上へ エネルギーを捨 て 成層圏で 14 C は二酸化炭素とな り、大気循環で 5

6 宇宙線宇宙線 宇宙線がエネルギーを与え、不安定な 14 C がで きる 一定時間のあと、放射線を出して 14 C は消える 放射線放射線 14 C → 14 N → 14 C 成層圏 「 12 C と 14 C の個数の比」はいつも同 じ 地上 だから二酸化炭素の中の「 12 C と 14 C の個数の比」も 同じ 14 C ほとんどを占める炭素 12 C 6 14 N

7 空気中と植物体内の比は同じ 植物は光合成して成長する 空気中の二酸化炭素を取り入れる 大気中と同じ個数比になる 光合成が続く限り（生きている限 り） 7

8 木が死んだら時計が動き出す 光合成はストップ → 大気からの新たな二酸化炭素の補充な し （ 14 C が減るばかり） 14 C 5730 年 半分半分 14 C の半減期は 5730 年 （半分になるまでの時 間） 5730 年前現在 普通の炭素 12 C 14 C 8

9 何年前のもの？ 9 14 C は大気中に比 べて何分の１か 1/11/21/8 何年前のものか 14 C の半減期は 5730 年である

10 炭素さえあれば AMS 年代測定装置は、グラファイト（炭素） で １ｍｇ (1/1000 g) あれば測定できます。 名古屋大学の HP より 10 高校生による発掘（寄島遺 跡）

11 放射性炭素年代測定法の成果は？ 11 事例測定結果 ヨーロッパの氷河で発見されたミイラ（アイスマ ン） 3300 年前 日本の土器の始まりの年代 （通説より古い値、歴史が書き換わりそう） 15800 年前 弥生時代の始まりが定説より 500 年遡行（これも 歴史が書き変わりそう） 紀元前 800 年 トリノの聖骸布（キリストの遺骸にかけた布） 測定結果からキリストに使われていないことにな る。測定値は正しいが、測定をした試料（布の一 部）が適正でない、という異議もある。 西暦 1260 ～ 1380 年の間の もの （キリストの死亡年は西 暦 30 年ごろ） 14 C 年代測定法も試料の状態等で誤差が出たり、測定できなかっ たりする。編年や年輪年代学、分子時計（注）など、利用可能 な方法でお互いを補完しながら決定していくのが科学である。 注） 編 年 ： 遺構及び遺物の前後関係や年代の配列で年代 を決定 年輪年代学： 毎年の気候でできる年輪の幅の経年変化のデータに試 料の変化を当てはめて年代を決定 分子時計 ： DNA の変異の量で年代を決定

12 参考（先生方へ） ペレトロン年代測定装置 （東濃地科学センターの AMS 年代測定装置） http://www.jaea.go.jp/04/tono/shisetsu/pere/pelletron4.html 12 おこげから不純物を除き、純粋な炭素にするの はちょっと大変です。詳しくは、以下の東濃地 科学センターの HP へ （見学も可能です）

13 参考（先生方へ） どうやって個数比を調べるか 昔 ベータ線の個数を数えた ( 崩壊数から 14 C の原子数を推 定 ) 全体の個数は、質量から 求め、ベータ線の個数か ら 14 C の個数を推定 １ｇの試料があっても、 現在の炭素ですら１秒に 1 ４個しか崩壊がなく、精 度を確保するために長い 測定時間が必要 現在 加速器質量分析計（ AMS) で 14 C の原子数を直接数える 原理はフレミング左手の法 則 14 C も 12 C も電荷は同じなので、 磁場の中で、同じ大きさの ローレンツ力を受ける 質量の違いで曲がり方が変わ る 試料は１ｍｇで OK 30 分から 1 時間程度で測定が 終わる 13

14 14 参考（先生方へ） ・ 炭素１４の半減期は現在の最も確からしい値は 5730 年だが、過去のデータとの整 合性をはかるため、リビー博士が使用した 5568 年を使用し続けている。 ・大気中の核実験のため、地表に放射性物質が増えてしまったため、 14 C 測定の基 準年は 1950 年とし、たとえば 5000 年前という測定値であれば、 1950 年から 5000 年前、 ということである。核兵器が考古学に攪乱を与えている。 このスライドは、 2011 年に愛知県立熱田高等学校で実施した、希望生徒対象の講座 「遺跡の年代決定 Now! 」の中で使用したものを改変、増補したものである。実際 に生徒が遺跡から掘り出した木片の測定値等は、以下の文献にある。また、講座全 体に関しては、 [ 熱田高校の HP －教育活動－外部との連携 ] にある。 大津浩一 高校生のための 14 C 年代測定と土器の編年による寄島遺跡の年代決定の 一方法 p31 放射線教育 Vol ． 16 2012 http://www.ref.or.jp/book/book_radiation_education_2012.pdf または http://sangaku.jaea.go.jp/3-facility/06-news/commonuse-2011b/data/2011A-F01.pdf 参考文献 吉田邦夫 炭の粒で年代を測る 阿部芳郎 考古学への挑戦 p17 岩波ジュニア 文庫 2010 制作 ２０１５年 NPO 法人放射線教育フォーラム 大津浩一