metodi radiometrici
metodi radiometrici
Tecniche che consentono di determinare l’età assoluta delle rocce sfruttando il decadimento degli isotopi radioattivi naturali che, emettendo una radiazione, si trasformano in una specie atomica diversa e stabile. Con la disintegrazione radioattiva atomi di un elemento si trasformano in un altro emettendo raggi α (nuclei di He), β (elettroni con carica negativa) e γ (fotoni ad alta energia). Ogni elemento decade secondo la legge
dove N0 è il numero dei nuclei radioattivi presenti al tempo 0; N0 il numero dei nuclei radioattivi presenti al tempo t, λ una costante di disintegrazione del nucleo radioattivo. Alla costante di decadimento è legato anche il cosiddetto tempo di dimezzamento (t/2), definibile come il tempo necessario perché il numero N0 di atomi iniziali dell’elemento genitore si riduca a metà. Dall’equazione precedente si ricava che il tempo di dimezzamento è in relazione inversa con la costante di disintegrazione λ secondo la relazione t/2=0,693/λ. Questo valore può essere usato in alternativa a λ, essendo le due grandezze collegate: ovviamente il decadimento sarà tanto più rapido quanto minore è il valore di t/2. Il tempo di dimezzamento non deve essere confuso con la vita media T, che si dimostra essere uguale al valore reciproco della λ costante e che esprime la durata della vita media di un singolo atomo radioattivo. L’età, ovvero il tempo trascorso dall’istante iniziale, cioè dal momento in cui il sistema diventa un sistema chiuso senza scambi con l’esterno, può essere misurata: (a) in base alla diminuzione del numero di atomi dell’elemento radioattivo (orologi a decadimento); (b) in funzione del rapporto, all’istante della misura, tra la quantità di atomi dell’elemento radiogenico (figlio) e dell’elemento radioattivo o genitore (orologi ad accumulo). Tra i metodi di datazione ricordiamo: il C14, orologio a decadimento; il K-Ar e il Rb-Sr che appartengono al gruppo degli orologi ad accumulo. La possibilità di utilizzare i metodi radiometrici o isotopici per la datazione è subordinata ad alcune condizioni essenziali: (a) conoscenza del processo di disintegrazione; (b) conoscenza della costante di decadimento (o del tempo di dimezzamento); (c) assenza di prodotti di decadimento preesistenti nel materiale da datare; (d) esistenza delle condizioni di sistema chiuso, vale a dire che non si siano verificati acquisti o perdite nel tempo dell’elemento radioattivo né dell’elemento radiogenico; (e) coevità del materiale contenente l’elemento radioattivo con la formazione che si intende datare. Il mancato o imperfetto verificarsi di tali condizioni, -specie le ultime due, può essere causa dell’invalidità dei risultati; in questi casi l’errore associato alla datazione può superare notevolmente l’errore statistico associato alla misura fisica. Il campo di applicabilità dei metodi radiometrici è rappresentato da un intervallo di tempo pari a ca. dieci volte il valore del tempo di dimezzamento dell’elemento genitore. Infatti dopo un lasso di tempo pari a dieci volte il tempo di dimezzamento, l’elemento genitore si riduce a ca. un millesimo rispetto alla quantità iniziale. Ciascuno dei metodi di datazione ha perciò un proprio, più o meno limitato, campo di applicabilità, ma globalmente essi hanno la potenzialità di coprire tutta la storia della Terra. (*)