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Lettre de Kasuku  N°3

 

Qu'est-ce que le carbone 14 ?

 

Tout le monde a entendu parler du père Carbone 14 (14C). A vrai dire, c'est un requérant d'asile dans la famille Carbone. Au lieu d'être constitué de 6 protons et de 6 neutrons comme tous les membres de la famille 12C, il comporte 2 neutrons supplémentaires qui portent son poids à 14 grons au lieu des 12 habituels. 

Il apparaît dans la haute atmosphère, région où les rayons cosmiques sont abondants. Ceux-ci sont générateurs de neutrons et, de temps à autre, un d'entre eux vient frapper le noyau d'un des frères Azote [14N], expulse un proton et prend sa place. Du coup, le pauvre Azote [14N] se transmute, sans changer de poids, en un atome de Carbone (l'isotope 14C).  Mais c'est un pauvre 14C malade, atteint par la décroissance radioactive avec une période de rémission (demi-vie) de 5'600 ans. 

Le Carbone 14 provient de la transmutation d’un atome d’Azote qui a absorbé par mégarde un neutron errant provenant de l'espace intersidéral et a expulsé un proton.(dessin Alain Gassener)

 

 Dans la haute atmosphère où il a été créé, il épouse immédiatement deux sœurs Oxygène pour former une molécule CO2. 

Démographiquement, dans l'atmosphère, le nombre des frères 14C qui disparaissent, emportés par la maladie, est compensé par les nouveaux venus issus de la transmutation des frères Azote. La proportion de 14C dans l'atmosphère demeure donc constante. Les végétaux absorbent du CO2 durant toute leur vie, et la même proportion de 14C/12C qui existe dans l'atmosphère se retrouve aussi dans le bois.

Il épouse deux sœurs Oxygène, se transforme en CO2 qui             peut être absorbé par les plantes.   (Dessin Alain Gassener)

 

Mais après l'abattage d'un arbre, l'échange de CO2 avec l'air ambiant est interrompu. Le système se referme et, à l'intérieur du bois mort, les frères 14C disparaissent petit à petit sans être remplacés par d'autres. Le carbone se transforme lentement en azote selon le schéma suivant :

 

Un des neutrons s'est transformé en proton en émettant une particule 𝜷- et un petit neutrino 𝝊e, qui emporte l'énergie de la réaction. 

Un morceau de bois provenant de la tombe d'un Pharaon renferme beaucoup moins de 14C qu'un bois fraîchement abattu. La mesure du rapport 14C/12C permet de connaître la date d'abattage de l'arbre. Comme la demi-vie de l'isotope 14 du carbone est de 5'600 ans, ce type d'horloge est particulièrement bien adapté pour les archéologues et leur permet de mesurer des âges compris entre quelques siècles et 20'000 ans environ.

Le  Carbone 14 rend de grands services aux archéologues. (dessin Alain Gassener)

 

pour en savoir plus, voir : 

Le Monde étrange des Atomes  https://kasuku.ch/le-monde-etrange-des-atomes/

La mesure du temps en géologie : https://kasuku.ch/la-mesure-du-temps-en-geologie/

 

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