Chúng ta thường nghe nói đến việc xác định niên đại cổ vật bằng carbon phóng xạ. Vậy, cụ thể phương pháp định tuổi này được tiến hành như thế nào?
Đếm số Carbon 14 c̣n lại là có thể tính được tuổi của cổ vật
Giải thưởng Nobel Hóa học năm 1960 thuộc về Willard F.Libby (1908-1980) (ảnh) cho công tŕnh nghiên cứu chất phóng xạ Carbon 14, dùng để định tuổi trong khảo cổ, địa chất, địa vật lư học... Công tŕnh nghiên cứu này bắt đầu từ 1950 khi Willard F.Libby làm việc tại Đại học Chicago, chính thức được công nhận năm 1955 và đến 1960 th́ nó mang lại cho ông giải thưởng Nobel danh giá.
Carbon (C) 14 là chất đồng vị của Carbon 12. Hóa tính tương tự nhau, tuy nhiên C14 là chất phóng xạ v́ vậy nó bị mất dần khối lượng theo thời gian, trong khi C12 vẫn bền vững. Trong quá tŕnh sống, thực vật hấp thụ CO2, nghĩa là đưa cả C12 và C14 vào cơ thể mà nguồn gốc của C14 chính là N14 chuyển hóa dưới ảnh hưởng của các tia vũ trụ. Động vật sử dụng thực vật làm thức ăn cho nên trong cơ thể có C14. Con người dùng cả động và thực vật làm thức ăn, mặc nhiên trong cơ thể cũng có C14. Nghiên cứu của Willard F.Libby cho thấy tỷ lệ C14 và C12 trong cơ thể sống là không đổi.
Khi sinh vật chết đi, nguồn C12 và C14 không c̣n được cung cấp nữa, lượng C14 trong cơ thể sẽ giảm do nó là chất không bền. C14 có chu kỳ bán phân hủy là 5.730 năm, có nghĩa là cứ sau 5.730 năm th́ C14 chỉ c̣n một nửa. Như vậy, suy từ tỷ lệ của C12 và C14 trong vật khảo cổ chúng ta sẽ tính ra được tuổi của nó. Có thể minh họa cách khác, ban đầu vật có 100.000 nguyên tử C14 th́ sau khi chết 5.730 năm chỉ c̣n lại 50.000 nguyên tử, thêm 5.730 năm nữa số nguyên tử C14 sẽ là 25.000... Chính v́ vậy chỉ cần đếm số C14 c̣n lại là có thể tính ra được tuổi của cổ vật. Tuy nhiên, với một hóa thạch có niên đại hơn 50.000 năm th́ lượng C14 c̣n lại khá nhỏ không thể cho con số chính xác. Với những hóa thạch trên 50.000 năm người ta phải dùng đến kỹ thuật đo phổ kế khối (spectrométrie de masse).
Ngoài việc đếm số C14, c̣n có những phương pháp định tuổi cổ vật khác như phương pháp Kali-Argon, Uranium (phức tạp nhất nhưng chính xác nhất).
Theo XaLuan
__________________
Người sưu tầm đồ cổ yêu vợ nhiều hơn lúc về già
Các nhà khoa học Mỹ đă tạo ra phương pháp mới nhằm xác định niên đại xác ướp, các tác phẩm nghệ thuật cổ và nhiều di tích khác mà không gây tổn hại cho những kho báu di sản văn hóa toàn cầu.
Tiến sĩ Marvin Rowe, giáo sư danh dự của Đại học A&M Texas và là người chủ tŕ cuộc nghiên cứu, cho biết: “Kỹ thuật này cách mạng hóa việc xác định niên đại bằng carbon phóng xạ. Nó mở rộng khả năng phân tích các bộ sưu tập trong bảo tàng mà trước đây bị hạn chế do sự hiếm có hoặc do giá trị bên trong của chúng, và do tính chất phá hủy của phương pháp xác định niên đại hiện tại”.
Để ước tính niên đại của một vật thể, người ta đo lượng carbon 14 (C-14), một loại carbon phóng xạ diễn ra trong tự nhiên. So sánh lượng C-14 trong vật thể đó với lượng C-14 trong khí quyển của một thời kỳ lịch sử cụ thể cho phép các khoa học gia ước tính tuổi tác của cổ vật. Phương pháp này có thể xác định tuổi của các vật thể tồn tại cách đây 45.000-50.000 năm. Các nhà khoa học phải lấy một mẫu thử nhỏ của vật thể, chẳng hạn như mảnh vải hoặc khúc xương. Sau đó xử lư bằng axit và ba-zơ đậm đặc, cuối cùng đốt mẫu thử này trong buồng kính nhỏ nhằm tạo ra khí CO2 để phân tích dung lượng C-14. Dù chỉ cần một mẫu thử cực nhỏ, nhưng việc gây hư hại như vậy có thể không chấp nhận được đối với một số cổ vật.
Với “phương pháp xác định niên đại bằng carbon không phá hủy”, các nhà khoa học đặt vật thể vào một chiếc buồng đặc biệt có chứa plasma, chất khí được sử dụng để sản xuất màn h́nh TV theo công nghệ hiện đại. Chất khí này từ từ và nhẹ nhàng ô-xy hóa bề mặt của vật thể để tạo ra khí CO2 phục vụ cho việc phân tích C-14 mà không làm hư hại bề mặt. Ông Rowe và các cộng sự đă sử dụng kỹ thuật này để phân tích tuổi đời của khoảng 20 chất hữu cơ khác nhau, như gỗ, than, da, lông thỏ, xương trong xác ướp, và 1 mảnh vải dệt 1.350 năm tuổi của người Ai Cập. Các kết quả này khớp với kỹ thuật xác định niên đại bằng carbon truyền thống.
Theo chuyên gia Rowe, buồng kính này có thể được thiết kế với kích cỡ tương thích với những vật thể lớn, chẳng hạn như những tác phẩm nghệ thuật hoặc tấm vải thành Turin nổi tiếng (nhiều người cho rằng đă được sử dụng để tẩm liệm thi hài Chúa Jesus).
__________________
Người sưu tầm đồ cổ yêu vợ nhiều hơn lúc về già
người ta thường dùng phương pháp đồng vị phóng xạ carbon (C-14). Mới đây, các nhà khoa học Việt Nam đă nghiên cứu áp dụng phương pháp nhiệt huỳnh quang trong xác định tuổi gốm, với nhiều ưu điểm hơn so với C-14. Thạc sĩ vật lư Huỳnh Kỳ Hạnh, Phó Phân viện trưởng Phân viện Khoa học Vật liệu tại Nha Trang, cho biết.
- Trước một đối tượng khảo cổ, các nhà khoa học phải giải đáp nhiều câu hỏi: nó là cái ǵ, xuất xứ từ đâu, được dùng để làm ǵ, ra đời cách đây bao nhiêu năm… Để xác định tuổi cổ vật, các nhà khảo cổ cần có sự hỗ trợ của các nhà vật lư, hóa học, sinh học… Phương pháp quen thuộc để xác định tuổi cổ vật là C-14, tức phương pháp đồng vị phóng xạ.
Thời gian gần đây, ở Việt Nam bắt đầu nghiên cứu xác định tuổi gốm bằng phương pháp nhiệt huỳnh quang. Có thể tóm tắt phương pháp này như sau: Một số vật liệu khi được nung nóng lên có thể phát ra ánh sáng; sự phát sáng này liên quan đến quá tŕnh tích lũy năng lượng trước đó do phóng xạ có bên trong vật liệu. Vật liệu tồn tại càng lâu th́ lượng ánh sáng phát ra càng lớn. Đối với đất sét nung, đồ gốm, có một thời điểm đặc biệt để đánh dấu là lúc đưa vào ḷ nung, thường nhiệt độ từ 400 - 600 độ C. Khi đó toàn bộ năng lượng tích lũy được giải phóng, người ta gọi đây là thời điểm đồng hồ thời gian được xóa về zero. Bắt đầu từ thời điểm này, trong vật nung tích lũy một năng lượng do phóng xạ. Phương pháp nhiệt huỳnh quang sẽ dùng nhiệt để giải phóng năng lượng này dưới dạng quang học; đo được năng lượng này, sẽ suy ra được thời gian tồn tại của nó kể từ khi nung.
- Thưa ông, đối với nhiều công tŕnh cổ, thời điểm nung gạch diễn ra trước khi xây dựng. Mà phương pháp nhiệt huỳnh quang chỉ xác định được tuổi gạch?
- Thường khoảng thời gian từ khi nung gạch đến khi xây dựng không nhiều lắm. Cũng cần lưu ư, phương pháp tính tuổi nhiệt huỳnh quang có sai số khoảng 5-7%.
- Ông có thể so sánh hai phương pháp nhiệt huỳnh quang và C-14?
Thạc sĩ vật lư Huỳnh Kỳ Hạnh
- Phương pháp C-14 đă đem lại nhiều thành công, tạo ra một cuộc cách mạng trong khảo cổ, thay cho phương pháp tính tuổi “theo độ sâu khai quật”, nhưng công nghệ phức tạp và chi phí khá cao. Phương pháp này có giới hạn trong khoảng 5-6 chục ngàn năm trở lại, thường áp dụng cho mẫu có nguồn gốc hữu cơ. Phương pháp nhiệt huỳnh quang cho phép tính tuổi tuyệt đối của mẫu. Về nguyên tắc, phương pháp nhiệt huỳnh quang không bị giới hạn bởi tuổi của vật nung, đặc biệt thích hợp cho mẫu đất nung, gốm sành. Chi phí xác định tuổi gốm bằng phương pháp này khá rẻ, có thể chấp nhận được. Xác định vật thật hay giả có chi phí thấp hơn xác định tuổi chính xác của vật.
- Xác định tuổi gốm bằng phương pháp nhiệt huỳnh quang phải lấy mẫu. Việc lấy mẫu có ảnh hưởng đến giá trị cổ vật?
- Khi lấy mẫu, người ta chỉ khoan một lỗ nhỏ ở những vị trí không làm ảnh hưởng đến giá trị cổ vật, khối lượng mẫu không đáng kể.
- Phương pháp nhiệt huỳnh quang đă được áp dụng ở nước ta ra sao, thưa ông?
- Phương pháp nhiệt huỳnh quang đă được áp dụng ở các nước từ nhiều năm nay, c̣n ở Việt Nam th́ mới bắt đầu. Trong khuôn khổ hợp tác giữa hai chính phủ Việt Nam và Italia về khoa học và công nghệ trong lĩnh vực văn hóa, Giáo sư M. Martini, lănh đạo một pḥng thí nghiệm có tên tuổi ở thành phố Milan cùng Giáo sư Vũ Xuân Quang (Viện Khoa học Vật liệu) đă giúp đỡ chúng tôi nghiên cứu, xúc tiến xây dựng pḥng thí nghiệm tính tuổi nhiệt huỳnh quang. Chúng tôi đă dùng phương pháp này xác định tuổi của các tháp Chăm Pô Klongirai (Ninh Thuận), quần thể tháp Pô Inưnơgar (Nha Trang) và cho kết quả phù hợp với tài liệu lịch sử. Trong những cái đích mà chúng tôi nhắm tới có các tháp ở miền Trung, Thánh địa Mỹ sơn, đồ gốm vừa được khai quật ở khu vực hoàng thành Thăng Long xưa… Chúng tôi cũng sẵn sàng hợp tác với các bảo tàng, giúp đỡ những nhà sưu tập cổ vật gốm…
- Xin cảm ơn ông!
Xuân Ḥa
(thực hiện)
__________________
Người sưu tầm đồ cổ yêu vợ nhiều hơn lúc về già
Định tuổi cổ vật bằng cách nào?
Dạng hẹp
