Hur räknar man ut ålder på radioaktiva ämnen?

Hur räknar man ut ålder på radioaktiva ämnen, jag vet att man ska använda sig av halveringstid och kol-14 metoden men hur går allt till och var börjar man med t.ex. plutonium (pu-241)?

Frågan ställdes 2021-01-28 av Sanna, 15 år.

I grunden är sönderfall av den naturen att aktiviteten (alltså hur många sönderfall man har på en sekund) är i proportion till mängden atomer som finns i provet. Det kan formuleras som naturliga sönderfallslagen, att

A = A₀e^-λt

Där A är aktiviteten nu, A₀ är aktiviten från ”början” och t är tiden som gått emellan. Den grekiska bokstaven lambda, λ, är en sönderfallskonstant som beror på radioaktiv isotop så den skiljer sig för exempelvis kol-14 eller plutonium-241.

Kol-14 som du nämnde används faktiskt ofta för datering av prover. Det går just för att kol-14 bildas hela tiden i atmosfären pga. kosmisk strålning. Det gör att allt som lever tar upp lite radioaktivt kol hela tiden så att vi har en konstant jämviktsnivå i kroppen, där sönderfallet är lika stort som upptaget. Men när vi dör så slutar upptaget, och sönderfallet enligt lagen ovan fortsätter.

Plutonium-241 däremot brukar inte användas på samma sätt, eftersom det inte finns naturligt. Det finns bara som resultat av kärnreaktorer och kärnvapensprängningar. Därför kan man generellt inte datera saker med den. Men, eftersom plutonium bildas genom neutroninfångning i uran, så bildas det när ett kärnbränsle används i en reaktor. Man vet inte i det fallet exakt hur mycket man får i början, för det beror på hur bränslet ”körs”. Men när det sönderfaller, så bildas americium-241, och kvoten av de två kan användas för att bestämma hur länge sedan det var som plutoniumet bildades i reaktorn. Det kan användas i så kallad nuclear forensics, till exempel om någon skulle upptäckas när de försöker smuggla plutonium så kan man få ledtrådar till var det kommer ifrån på detta sätt.

Frågan besvarades av Peter Andersson, forskare vid avdelningen tillämpad kärnfysik vid institutionen för fysik och astronomi.