神奇的碳钟和铯钟

第十一节　神奇的碳钟和铯钟

一、碳钟

如今，我们的生活中有形形色色的钟表、电子表、石英表、机械表等，自从20世纪发现放射性元素和它蜕变成的同位素后，科学家们又找到了一种大自然的钟表——放射性碳－14，它自己踏实地记录下时间老人的行动轨迹。

我国辽东半岛普兰店的一片洼地中，曾挖掘出许多古莲子。这些古莲子至今仍能开花发芽，当时对古莲子的寿命有不同推测。现在利用“碳钟”确定了古莲子的寿命已有1041年。

放射性碳怎样来确定年代呢？

放射性碳－14是普通碳－12的同位素，它们的化学性质不同。碳－14不稳定，它会不断地放出射线而蜕变成氮－14。

这样一来，自然界的元素会不会越来越少呢？不会的，大气中每时每刻都受到从天外来的宇宙射线的照射，在它的影响下，一部分氮－14又转变成碳－14。所以，天气中碳－14的含量保持不变。

含有碳－14的二氧化碳通过光合作用进入植物体内，进而进入人和动物体内。由于大气中碳－14的含量保持不变，所以生物体内的碳－14也保持不变。但是当动植物死亡后，不再吸收大气中的二氧化碳，碳－14的供应也就停止了。而它们体内原有的碳－14由于不断放出射线，含量逐渐减少。大约平均每过5568年，碳－14的含量会减少一半，这段时间叫做放射线同位素均半衰期。要知道古莲子的生长年代，只要测定一下其中碳－14的含量，就可以推算出来了。

考古学家还利用“碳钟”来确定古代文物的年代。如用“碳钟”确定西安半坡村为新石器遗址，距今约有6000多年。

“碳钟”不需要上发条，也不会受外界温度，压力等的影响，亿万年来，它始终准确而不停地走动着。

二、铯钟

我们的生活和生产活动总是离不开时间。

过去，人们确定时间都拿地球的自转为基准。地球是个天然的定时器，它昼夜绕轴自转一周，寒来暑往，年年如此。人们把地球自转1周所需的时间定为1天，1天分为24小时，1小时3600秒，所以一天的86400分之一就是1秒，秒的单位就是这样来的。

但是，后来人们发现地球并不是一个非常准确的钟，它的自转速度不很稳定，时快时慢，日积月累，误差就很大了。

有没有一种更准确的钟呢？

用铯做成的原子钟最准确。铯原子核外由近而远围绕着六层电子，它们都在绕粒旋转。人们发现，最外层的最快绕着原子核旋转的速度，总是极其精确地在几十亿分之一秒的时间内完成一圈，稳定性比地球绕轴自转高得多。

于是，人们规定一秒就是铯原子最外层电子绕核旋转91亿260万1770次所需要的时间，铯原子钟诞生了。

利用铯原子钟，人们可以十分精确地测量出10亿分之1秒的时间。300年来积累的时间总误差不超过5秒。铯原子是目前为止世界上最准确的钟。

现代科学技术往往需要精确的计量非常短暂的时间，如毫秒、微秒等。有了铯原子钟，人们就可能从事更为精细的科学研究和生产实践，比如对原子弹和氢弹的爆炸，火箭和导弹的发射等实行高度精确的控制。