रेडियोकार्बन डेटिंग

रेडियोकार्बन डेटिंग

GS-3: विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी   (यूपीएससी/राज्य पीएससी)

सन्दर्भ:

थर्मोडायनामिक्स से लेकर जीपीएस(GPS) तक, सामाजिक प्रणाली सिद्धांत से लेकर चेतना के अध्ययन तक, हम प्राकृतिक ब्रह्मांड और इसमें रहने वाले लोगों और प्रौद्योगिकियों का अध्ययन, व्याख्या और समझ कैसे करते हैं, इसमें समय एक आवश्यक भूमिका निभाता है। समय को विशेष रूप से ध्यान में रखने से हमें इसके मार्ग और उस परिवर्तन को समझने में मदद मिलती है जिसके द्वारा उस मार्ग की विशेषता होती है।

• रेडियोकार्बन डेटिंग (Radiocarbon dating) नामक तकनीक ने विज्ञान के कई क्षेत्रों में ऐसा करने का पहला सत्यापन योग्य तरीका लाया, जिससे उन्हें और हमारी दुनिया को एक महत्वपूर्ण हद तक बदल दिया गया।

रेडियोकार्बन डेटिंग (Radiocarbon dating) क्या है?

• डेटिंग (Dating) एक ऐसी विधि है जिसके द्वारा किसी वस्तु की उम्र निर्धारित की जा सकती है। रेडियोकार्बन डेटिंग विधि में रेडियोकार्बन (आइसोटोप कार्बन-14) का का उपयोग किया जाता है।

 

रेडियोकार्बन डेटिंग के उपकरण:

• गीजर काउंटर (Geiger counter) उपकरण का उपयोग रेडियोधर्मी क्षय (radioactive decay) का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।
• इसमें कुछ इलेक्ट्रॉनिक्स से जुड़ी गीजर-मुलर ट्यूब (Geiger-Muller tube) होती है जो संकेतों की व्याख्या और प्रदर्शन करती है।
• गीगर-मुलर ट्यूब में हीलियम या नियॉन (Helium or Neon) जैसी उत्कृष्ट गैस और केंद्र से गुजरने वाली एक छड़ होती है। ट्यूब की आंतरिक सतह और रॉड के बीच एक उच्च वोल्टेज(A high voltage) बनाए रखा जाता है।
• गैस इन्सुलेटिंग(Gas Insulating) होने के कारण दोनों के बीच कोई करंट प्रवाहित नहीं(No Current) होता है।
• रेडियोधर्मी क्षय के दौरान, गामा विकिरण (Gamma radiation) गैस के परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों को सक्रिय करता है और विद्युत निर्वहन(Electric Discharge) उत्पन्न करता है।

कार्य सिद्धांत

• यह इस तथ्य पर आधारित है कि जीवित जीव - जैसे पेड़, पौधे, लोग और जानवर - कार्बन-14 (C-14) को अपने ऊतकों में अवशोषित करते हैं।
• जब वे मर जाते हैं, तो समय के साथ कार्बन-14 अन्य परमाणुओं में बदलना शुरू हो जाता है।
• वैज्ञानिक बचे हुए कार्बन-14 परमाणुओं की गिनती करके यह अनुमान लगा सकते हैं कि जीव कितने समय से मृत है।

आधुनिक रेडियोकार्बन डेटिंग कैसे काम करती है?

• इसकी शुरुआत ब्रह्मांडीय किरणों (cosmic rays) से होती है - पदार्थ के उपपरमाण्विक कण (subatomic particles) जो लगातार सभी दिशाओं से पृथ्वी पर गिरते हैं।
• जब ब्रह्मांडीय किरणें पृथ्वी के ऊपरी वायुमंडल में पहुंचती हैं, तो भौतिक और रासायनिक परस्पर क्रिया से रेडियोधर्मी आइसोटोप कार्बन-14 बनता है।
• जीवित जीव (Living organisms) इस कार्बन-14 को अपने ऊतक(tissue) में अवशोषित करते हैं। एक बार जब वे मर जाते हैं, तो अवशोषण बंद हो जाता है, और कार्बन-14 बहुत धीमी गति से एक अनुमानित दर पर अन्य परमाणुओं में परिवर्तित होने लगता है।
• कितना कार्बन-14 बचा है, इसे मापकर वैज्ञानिक यह अनुमान लगा सकते हैं कि कोई विशेष कार्बनिक वस्तु कितने समय से मृत है।
• रेडियोकार्बन डेटिंग का उपयोग किसी भी जीवित वस्तु पर किया जा सकता है। इसमें जानवरों, मानव और पौधों के टुकड़े, नरकट से बना कागज (paper that was made from reeds), जानवरों की खाल से बना चमड़ा, लकड़ी से बने घर इत्यादि का उपयोग किया जा सकता है।

कार्बन-14 डेटिंग की सीमाएँ (limitations of C-14) क्या हैं?

• विभिन्न डेटिंग तकनीकों की अपनी सीमाएँ हैं। रेडियोकार्बन डेटिंग लगभग 60,000 वर्ष पुरानी कार्बनिक सामग्रियों पर काम करती है।
• पारंपरिक रेडियोकार्बन डेटिंग के लिए किसी वस्तु के 10 से 100 ग्राम (0.35 से 3.5 औंस) के नमूनों की आवश्यकता होती है, जो संबंधित सामग्री पर निर्भर करता है। डेटिंग के नए रूप बहुत कम मात्रा में उपयोग कर सकते हैं, 20 से 50 मिलीग्राम या 0.0007 से 0.0018 औंस तक। दोनों ही मामलों में, परीक्षण के दौरान सामग्री नष्ट हो जाती है।
• रेडियोकार्बन के नमूने भी आसानी से दूषित हो जाते हैं, इसलिए सटीक तारीखें प्रदान करने के लिए, उन्हें साफ और अच्छी तरह से संरक्षित किया जाना चाहिए।
• गंदगी और अन्य पदार्थों को पानी से धोना चाहिए, लेकिन रासायनिक उपचार और अन्य सफाई प्रक्रियाओं की भी अक्सर आवश्यकता होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि गिनने के लिए बहुत कम परमाणु हैं; संदूषण से उत्पन्न थोड़ा सा भी अतिरिक्त कार्बन परिणामों को महत्वपूर्ण रूप से खराब कर देगा।
• उदाहरण के लिए, केवल थोड़ी मात्रा में कार्बन से दूषित एक लाख वर्ष पुराना नमूना 40,000 वर्ष की अमान्य आयु दे सकता है।

 

रेडियोकार्बन डेटिंग का महत्व:

• कार्बन डेटिंग ने हमें यह बताने में मदद की है कि हमारा शरीर कैसे काम करता है, पृथ्वी की जलवायु को समझने और उसके इतिहास का पुनर्निर्माण करने और सूर्य की गतिविधि और पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्रों को ट्रैक करने में मदद मिली है।
• रेडियोकार्बन डेटिंग मानव-जनित जलवायु परिवर्तन की खोज में भी सहायक थी, क्योंकि वैज्ञानिकों ने समय के साथ वायुमंडल में कार्बन के स्रोतों को ट्रैक करने के लिए इसका उपयोग किया था।
• रेडियोकार्बन डेटिंग के विकास का पुरातत्व पर गहरा प्रभाव पड़ा है।
• कार्बन डेटिंग न केवल लंबी दूरी पर हुई घटनाओं की तारीखों की तुलना करना संभव बनाती है, बल्कि यह पहले के तरीकों की तुलना में पुरातात्विक स्थलों के अंदर अधिक सटीक डेटिंग की भी अनुमति देती है।
• पुरातात्विक इतिहास में कार्बन डेटिंग के परिणामों को अक्सर "रेडियोकार्बन क्रांति" के रूप में जाना जाता है।
• रेडियोकार्बन डेटिंग ने वैज्ञानिकों को दुनिया के विभिन्न हिस्सों में अंतिम हिमयुग के अंत और नवपाषाण और कांस्य युग की शुरुआत का पता लगाने की अनुमति दी है।
• रेडियोकार्बन डेटिंग से मानव विकास को बेहतर तरीके से समझने में मदद मिली।
• ऐतिहासिक खगोलीय घटनाओं को समझने और शायद एक प्रवृत्ति की पहचान करने के लिए, ब्रह्मांडीय किरण गतिविधि के संकेतों को देखने के लिए कार्बन डेटिंग का भी उपयोग किया जाता है।

अन्य डेटिंग विधियों के साथ तुलना

• अन्य डेटिंग विधियों की अलग-अलग विशेषताएं हैं।
• डेंड्रोक्रोनोलॉजी (Dendrochronology), जिसे ट्री-रिंग डेटिंग(tree-ring dating) के रूप में भी जाना जाता है, कुछ पेड़ प्रजातियों के संरक्षण पर निर्भर करता है; ओक के पेड़ों के लिए यह लगभग 12,500 साल पहले तक और ब्रिसलकोन पाइन के लिए 8,500 साल पहले तक बढ़ सकता है।
• पोटेशियम-आर्गन डेटिंग (Potassium-argon dating) से ज्वालामुखीय सामग्रियों की आयु 100,000 से कम से लेकर 4 अरब वर्ष से अधिक पुरानी बताई जा सकती है।
• रुबिडियम-स्ट्रोंटियम डेटिंग (Rubidium-strontium dating) का उपयोग कुछ मिलियन से लेकर कुछ अरब वर्ष पुरानी वस्तुओं की आयु निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है; इसका व्यापक रूप से यह समझने के लिए उपयोग किया जाता है कि पृथ्वी और सौर मंडल का निर्माण कैसे हुआ और पुरातत्व में मानव प्रवास और व्यापार का पता लगाने के लिए।

रेडियोधर्मी डेटिंग (Radioactive Dating):

• किसी रेडियोधर्मी तत्व का आधा जीवन वह समय है जो उसके आधे परमाणुओं को किसी और चीज में विघटित होने में लगता है। उदाहरण के लिए, रेडियम-226 का आधा जीवन 1600 है।
• इसलिए, 1600 वर्षों में, एक ग्राम रेडियम-226 आधा ग्राम रेडियम-226 और आधा ग्राम किसी अन्य चीज़ में बदल जाएगा
• अगले 1600 वर्ष बीत जाने के बाद, मूल रेडियम-226 का केवल एक चौथाई ग्राम ही बचेगा।

कार्बन डेटिंग (Carbon Dating):

• कार्बन-14 एक आइसोटोप है जिसका आधा जीवन 5,700 वर्ष पुराना है।
• अर्ध-जीवन: किसी आइसोटोप में आधे परमाणुओं को क्षय होने में लगने वाला समय।
• रेडियोमेट्रिक क्षय: वह प्रक्रिया जो चट्टानों और अन्य वस्तुओं में परमाणुओं के गुणों का उपयोग उनकी आयु निर्धारित करने के लिए करती है।
• रेडियोधर्मी डेटिंग: एक चट्टान में पैरेंट और डॉटर (parent and daughter) सामग्री की मात्रा को मापकर और मूल सामग्री के आधे जीवन को जानकर चट्टान की पूर्ण आयु की गणना करना।

निष्कर्ष:

2020 में, साइप्रस, नीदरलैंड और रूस के शोधकर्ताओं ने रेडियोकार्बन डेटिंग के समय रिज़ॉल्यूशन को बेहतर बनाने का एक तरीका बताया- "वायुमंडलीय विज्ञान में हाल के विकास" का उपयोग करते हुए, समय की सबसे छोटी अवधि जिसमें यह वस्तुओं को दिनांकित कर सकता है-दशकों से लेकर एक वर्ष के भीतर विशिष्ट बिंदुओं तक।

रेडियोकार्बन डेटिंग का भारत में राजनीतिक महत्व भी है, जहां शोधकर्ताओं और राजनेताओं ने समान रूप से मंदिरों और मस्जिदों से प्राप्त वस्तुओं की तारीख तय करने के लिए इसका उपयोग किया है।

स्रोत: द हिंदू

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मुख्य परीक्षा प्रश्न:

रेडियोकार्बन डेटिंग क्या है? रेडियोकार्बन डेटिंग के कार्य सिद्धांत, कार्य प्रणाली, सीमाएँ एवं इसके महत्व पर प्रकाश डालिए।