Wie eine arch

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Wie eine archäologische Sensation (Mumienfund in
Pakistan) zu einem modernen Kriminalfall wurde
-ein Beispiel für die Leistungsfähigkeit der
Altersbestimmung am Erlanger Tandembeschleuniger
mittels der Beschleuniger-Massenspektrometrie
Dr. Gerhard Morgenroth, Physikalisches Institut,
Universität Erlangen-Nürnberg

• Der Fund einer Mumie in Pakistan
• Die Radiokarbonmethode
• Die Beschleunigermassenspektrometrie
• Die Datierung der Mumie
• Das Ergebnis und deren Interpretation (Sensation
  oder Mordfall ?)

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(No Transcript)
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Wali Riki
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http//www.geocities.com/dr_asma2001/
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Die Entstehung von 14C
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Der radioaktive Zerfall von 14C
b- - Zerfall Halbwertszeit T1/2 5730 Jahre
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Die Voraussetzungen zur Radiokarbonmethode
Chemische Extraktion des unveränderten Materials
(z.B. Kollagen aus Knochen),bzw. Entfernung von
z.B. Karbonate CaCO3
Keine KontaminationDas untersuchte
Probenmaterial darf zwischen Absterbezeitpunkt
und Probenuntersuchung keinen weiteren
Kohlenstoffaustausch haben.
Die sogenannte Isotopenfraktionierung kann man
über Messung des 13C/12C-Verhältnisses exakt
bestimmen und damit den 14C-Gehalt korrigieren.
Isotopische InvarianzIn allen gleichzeitig an
einem Ort lebenden unterschiedlichen Organismen
nehmen die Isotope 12C, 13C, 14C mit
unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit auf.
Weltweite gleichmäßige Verteilung von 14CO2 in
der Atmosphäre innerhalb kürzester Zeit.
Räumliche InvarianzIn allen gleichzeitig an
verschiedenen Orten lebenden Organismen herrscht
dieselbe 14C-Konzentration.
14C-Konzentration in der Atmosphäre variiert
leicht in Abhängigkeit von Erd- und
Sonnen-magnetfeld, Sonnenaktivität etc. Der
Verlauf der 14C-Konzentration in den letzten
14.000 Jahren ist durch dendrochronologische
Untersuchungen bekannt.
Zeitliche InvarianzIn der gesamten Vergangenheit
war die 14C-Konzentration konstant.
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Die Dendrochronologie
Klimaschwankungen (feuchte oder trockene Jahre,
warme oder kühle Sommer) können sich im Wachstum
des Baumbestandes eines einheitlichen
Klimagebietes gleichmäßig auswirken. Es ergeben
sich unregelmäßige Baumjahresringe, die in der am
Querschnitt eines Stammes ablesbaren Ringfolge
als Zeitmarken auffallen. Durch Aneinanderreihung
von Jahresringen alter Bäumen bekannten Alters
und durch Überlappung mit Jahresringen von
historischen und archäologischen Holzfunden
(Moorbäume) läßt sich eine lückenlose
Jahresringfolge über die letzten 14.000 Jahre
erstellen. Somit ist man im Besitz von
Eichmaterial bekannten Alters mit deren Hilfe die
14C-Konzentration in der Atmosphäre über die
letzten 14.000 Jahre bestimmt werden konnte.
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Nachweis über radioaktiven 14C- Zerfall (Zählrohr
Methode, Libby 1949)
Direkte Messung (Beschleunigermassenspektrometer,
1979)
Messung der Radioaktivität A(t) -dN/dt A0 exp
( -t ln(2) / T1/2)
Messung des Isotopenverhältnisses (14C/12C)
K(t) K0 exp ( -t ln(2) / T1/2)
Voraussetzung A0 bekannt
(14C/12C) t0 K0 bekannt
Beispiel 1 mg moderner Kohlenstoff (100 pMC, K0
14C/12C 1,210-12 ) enthält 6107 14C-Atome
Nachweis von 2000 14C-Atome in 1
Min. Vorteil kurze Meßzeiten kleinste
Probenmengen Nachteil aufwendige teure Apparatur
Ein 14C-Zerfall pro Stunde Vorteil billige
Apparatur Nachteil lange Meßzeiten große
Probenmengen
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Probleme der konventionellen Massenspektrometrie
konventionell lt Teilchenenergie 80 keV,
positiv geladene Ionen werden in einem Magneten
aufgrund ihrer Masse unterschiedlich stark
abgelenkt
Konzentration des nachzuweisenden Isotops (z.B.
14C, 10-12 - 10-15) ist umviele Größenordnungen
niedriger als der Untergrund
Untergrund zu 14CIsobare 14NMoleküle 13CH
, 12CH2, 7Li2mehrfach geladen 28Si2,
12C16O2, 12C13CH32
Massen- bzw. Energieauflösung ist nicht hoch
genug um Massendefekt nachzuweisen bzw. vom
Untergrund deutlich zu trennen
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Die Erlanger AMS-Anlage
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Die Erlanger AMS-Anlage
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Die Funktionsweise des Tandembeschleunigers
Van de Graaf Generator
Elektrisch positiv geladenes Terminal 5 Millionen
Volt
Elektrisch isolierendes Band
Aufsprüh-bürsten
.
Tandembeschleuniger
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Die Erlanger AMS-Anlage
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Die Datennahme
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Die Datenauswertung
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Atombombenpeak-Kurve
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