Твитнуть
В данной публикации даётся краткий обзор метода ядерной хронометрии с использованием долгоживущих альфа- и бета-радиоактивных ядер-хронометров с известными периодами полураспада свыше миллиарда лет (в основных состояниях) по определению длительностей астрофизических, космологических и геофизических процессов. При этом особое внимание обращается на то, что оценки возраста вселенной в 10-20 млрд. лет и возраста земли в 5-10 млрд. лет получены при учёте распадов радиоактивных ядер только из основных их состояний. В то же время известно, что в результате процессов нуклеосинтеза образуются ядра-хронометры не только в основном, но и в возбуждённых состояниях.
(1) P(t-to)=P(0)exp[-(t-to)/τ],
где t -их среднее время жизни, связанное с периодом полураспада T1/2 соотношением τ=T1/2 / ln2. Исходные радиоактивные ядра после распада переходят в стабильные конечные ядра, количествo (или массy) которых обозначим через D(t-to). Сумма P(t-to) и D(t-to), очевидно, со временем не меняется, т.е.
(2) P(t-to)+D(t-to) = P(0)+D(0),
откуда прямо следует следующее соотношение:
(3) P(0){1- exp[-(t-to)/ τ]} - D(t-to) + D(0) = 0
(3а) P(t-to){ exp[(t-to)/ τ]-1} - D(t-to) + D(0) = 0.
(3б) p(t-to){exp[(t-to)/ τ]-1} - d(t-to) + d(0) = 0,
Из возбуждённых состояний эти радиоактивные ядра распадаются по нескольким каналам, включая гамма-распад с типичными периодами полураспада порядка 10-9 сек. и менее, причём периоды полураспада по отношению к каналу альфа- или бета-распада или спонтанного деления оказываются также на много порядков меньшими миллиарда лет (хотя точные значения их в большинстве случаев пока ещё наукой не установлены). С учётом самых последних опубликованных авторских научных результатов приводятся также данные, свидетельствующие о том, что в больших массах звёздного, планетного и метеоритного вещества из-за цепочек последовательных излучений и поглощений гамма-квантов часть радиоактивных ядер при всех реальных температурах (выше 0 0С) всегда находится в возбуждённых состояниях. В свою очередь, учёт присутствия возбуждённых состояний радиоактивных ядер неизбежно приводит к уменьшению оценки длительностей распада ядер-хронометров. Поэтому учёт только основных состояний радиоактивных ядер в методе ядерной хронометрии даёт только верхний предел возможных измерений, который может быть весьма далёким от реальности. В рамках приведенной в последних авторских публикациях модели показано, что реальное значение длительности может в 106 и более раз быть меньше от верхнего предела. Эти результаты означают необходимость пересмотра отношения к надёжности оценки возраста вселенной и земли обычным до сих пор методом ядерной хронометрии, не учитывающим роль гамма-распадов возбуждённых состояний в больших массах вещества. Для сторонников креационной теории это, в свою очередь, означает что более корректные оценки возраста вселенной и земли вполне могут дать величину порядка нескольких тысяч лет вместо обычно приводимых величин в нескольких миллиардов.
Обычный метод ядерной хронометрии процессов с длительностями свыше миллиарда лет.В известном методе ядерной хронометрии в качестве хронометров для измерений длительностей астрофизических, космологических и геофизических процессов различных масштабов вплоть до возраста всей вселенной используется широкий набор долгоживущих радиоактивных ядер, а более точно, цепочек последовательных распадов всех промежуточных ядер, начинающихся с распадов этих ядер и заканчивающихся стабильными ядрами. Наиболее крупно-масштабные часы "сконструированы" из следующих наиболее долгоживущих изотопов: бета-радиоактивных 40 K, 87 Rb, 176Lu и 187 Re (с периодами полураспада 1.3 × 109, 4.7 × 1010, 2.6 × 1010 и 4.3 × 1010 лет в основных состояниях и конечными стабильными ядрами 40 Ar,87 Sr, 176Hf и 187 Os соответственно) и альфа-радиоактивных 232 Th и 238 U (с периодами полураспада 1.4 × 1010 и 4.5 × 109 лет в основных состояниях и конечными стабильными ядрами 208Pb и 206Pb соответственно).
Основной принцип техники ядерной хронометрии состоит в измерении изотопных отношений в земных скалах, метеоритных осколках и т.д., которые меняются с течением времени из-за распада долгоживущих радиоактивных ядер. Конкретная схема процедуры определения возраста исследуемого образца состоит в следующем. Изменение количества (или массы) распадающихся исходных ядер P(t-to) с течением времени, т.е. в зависимости от t-to, где to обозначает момент времени формирования образца, описывается известной экспоненциальной формулой
(1) P(t-to)=P(0)exp[-(t-to)/τ],
где t -их среднее время жизни, связанное с периодом полураспада T1/2 соотношением τ=T1/2 / ln2. Исходные радиоактивные ядра после распада переходят в стабильные конечные ядра, количествo (или массy) которых обозначим через D(t-to). Сумма P(t-to) и D(t-to), очевидно, со временем не меняется, т.е.
(2) P(t-to)+D(t-to) = P(0)+D(0),
откуда прямо следует следующее соотношение:
(3) P(0){1- exp[-(t-to)/ τ]} - D(t-to) + D(0) = 0
или
(3а) P(t-to){ exp[(t-to)/ τ]-1} - D(t-to) + D(0) = 0.
Далее равенство (3а) делится на количество (массу) Dx другого изотопа стабильного конечного ядра, такого, который не получает вклада при распаде исходных ядер (т.е. Dx не зависит от времени). В результате (3а) переходит в соотношение
(3б) p(t-to){exp[(t-to)/ τ]-1} - d(t-to) + d(0) = 0,
где p=P/ Dx и d=D/ Dx . Измеряя p=P/ Dx и d=D/ Dx в различных образцах (или в различных частях одного и того же образца), мы получим в плоскости переменных p=P/ Dx , d=D/ Dx график (3б) в виде прямой линии, наклон которой к оси p позволяет просто определить возраст t-to . Каждая из таких систем-хронометров с различными исходными и конечными ядрами имеет различную чувствительность к перераспределению элементов. А в изучении характера эволюции и возраста солнечной системы и всей вселенной используется сочетание разных типов хронометров.
ta0 / N, где N - число звеньев в цепочках гамма-излучений с последующими поглощениями) и (г) не слишком низких температур (когда потери энергии гамма-квантов на отдачу ядрам во время испускания и поглощения ими гамма-квантов компенсируются кинетической энергией теплового движения ядер). В этом случае вместо формулы (3) с P(0)= P0(0)+P1(0) (где, как обычно, предполагалось, что все возбуждённые ядра быстро перешли, испустив гамма-кванты, в основное состояние и затем испытывали медленный альфа-распад) была получена формула
Комментарий