Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der Tod startet die Stoppuhr - Radiocarbonmessung in NRW

16.11.2001


Seit kurzem steht auch im Dynamitron-Tandem-Labor der RUB eine Anlage für Radiocarbonmessungen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft und das Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Projekt-Partner der Bochumer Physiker in Neapel, stellten für die Anlage insgesamt 2 Mio. DM zur Verfügung. Diese Anlage ist die erste in NRW und nach Kiel und Erlangen die dritte in Deutschland.

Eine der besten Anlagen der Welt steht an der RUB

Wann lebte und starb Ötzi? Wie alt sind gefundene Tierknochen? Bei der Beantwortung solcher Fragen kann die Radiocarbonmethode helfen. Durch sie lässt sich der Tod von Lebewesen genau datieren. Seit kurzem steht auch im Dynamitron-Tandem-Labor der RUB eine Anlage für Radiocarbonmessungen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft und das Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Projekt-Partner der Bochumer Physiker in Neapel, stellten für die Anlage insgesamt 2 Mio. DM zur Verfügung. Diese Anlage ist die erste in NRW und nach Kiel und Erlangen die dritte in Deutschland. Testmessungen mit der neuen Anlage Anfang November haben ergeben, dass sie 100 mal besser ist als die Anlage in Neapel. Damit gehört die Bochumer Anlage zu den besten der Welt.

Schwer, schwerer, am schwersten

Kohlenstoff (chemisches Symbol: C) ist als Grundlage aller organischen Moleküle zentraler Bestandteil des Lebens. Wie jedes chemische Element besitzen auch C-Atome verschieden schwere Atomkerne. Es kommen drei natürliche Gewichtsvarianten vor; die schwerste von ihnen wird als 14C bezeichnet und ist radioaktiv. Diese Gewichtsunterschiede haben keinen Einfluss darauf, wie ein Kohlenstoffatom mit anderen Stoffen reagiert. Pflanzen bauen deshalb alle drei möglichen Gewichtszustände als CO2 (Kohlendioxid) bei der Photosynthese in ihre Zuckermoleküle ein. Über die Nahrungskette gelangt auch 14C in alle Lebewesen, die den Kohlenstoff als Knochen oder Muskel in ihre Körper einbauen. Sobald ein Lebewesen stirbt, nimmt es keinen Kohlenstoff mehr auf. Jetzt beginnt eine Stoppuhr der besonderen Art zu laufen.

Die Stoppuhr läuft...

Da 14C radioaktiv ist, zerfällt das Atom mit der Zeit. Egal, wie viele 14C -Atome zu Beginn vorliegen, nach jeweils 5760 Jahren existiert nur noch die Hälfte; der Rest zerfällt in Stickstoff. Dies macht sich die Radiocarbonmethode zu Nutze: Zeit seines Lebens baut ein Lebewesen auf 1 200 000 000 000 (= 1,2 x 1012) leichtere C-Atome ein einziges schweres 14C -Atom ein. So lange es lebt, nimmt es genauso viele 14C -Atome auf, wie in seinem Körper zerfallen. Nach dem Tod nimmt nur die Anzahl der schweren 14C -Atome durch Zerfall ab. Wenn man feststellt, wie viele radioaktive 14C -Atome noch vorliegen, lässt sich zurückrechnen, wann die Aufnahme von 14C stoppte und damit auch, wann das Lebewesen starb. So können Forscher das Alter jeglicher organischer Materialien bestimmen, darunter Knochenfunde oder - über die Pflanzen, aus denen sie gemacht sind - auch Bücher, Gemälde und Musikinstrumente.

Fliegende Teilchen

Die Mengenverhältnisse der einzelnen Gewichtstypen sowie die geringe Größe der Teilchen fordert die Messgeräte heraus. Erst nach mehreren Arbeitsschritten weiß man, wie alt Ötzi ist: Die Probe, z.B. pflanzlicher Mageninhalt, wird gereinigt, getrocknet und dann in Graphit umgewandelt, die beste Kohlenstoffform für die anschließenden Schritte. Um die verschieden schweren C-Atome voneinander trennen zu können, müssen sie in elektrisch geladene Teilchen (Ionen) umgewandelt werden. Dabei bewegen sie sich gemeinsam mit der gleichen, hohen Energie (also sehr schnell) in eine Richtung. Passieren sie ein Magnetfeld, schlagen die schwereren Ionen eine andere Flugbahn ein als die leichteren. Dies ermöglicht einer Filteranlage, die verschiedenen Teilchen voneinander zu trennen.

Extrem leistungsfähig

Anfang November ergaben Testmessungen, dass der Bochumer Filter ERNA (European Recoil seperator for Nuclear Astrophysics) in der Lage ist, eines der schweren Teilchen aus 1014 bis 1015 (Einhunderttausend Milliarden bis 1 Million Milliarden) leichteren herauszufiltern. Eine Anlage zur Präparation der Proben soll demnächst das System vervollständigen. Außerdem gibt es Ideen, wie das Messverfahren kürzer werden kann und so mehr Messungen möglich werden. Das Dynamitron-Tandem-Labor wird somit in Zukunft einen wichtigen Beitrag zur interdisziplinären Forschung auf den Gebieten der Paläonthologie, Archäologie, Geschichtswissenschaft, Kunst und Umwelt leisten.

Weitere Informationen

Frank Schümann, Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Physik und Astronomie, Institut für Experimentalphysik III, NB 3, Tel.: 0234/32-23597, E-Mail: schuemann@EP3.ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw

Weitere Berichte zu: Lebewesen NRW Radiocarbonmessung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik
21.09.2017 | Forschungszentrum MATHEON ECMath

nachricht Der stotternde Motor im Weltall
21.09.2017 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften