WEBVTT

00:00:00.500 --> 00:00:02.440
Tudjuk, hogy az elemeket

00:00:02.440 --> 00:00:04.350
a protonszámuk határozza meg.

00:00:04.350 --> 00:00:05.291
Vegyük például a káliumot.

00:00:05.291 --> 00:00:07.150
Itt látható a periódusos rendszer,

00:00:07.150 --> 00:00:09.700
a kép nem mutatja teljes egészében,

00:00:09.700 --> 00:00:10.720
csak egy részét.

00:00:10.720 --> 00:00:12.920
A káliumatomban 19 proton van,

00:00:12.920 --> 00:00:14.360
amit így jelölhetünk.

00:00:14.360 --> 00:00:15.276
Ez kissé felesleges.

00:00:15.276 --> 00:00:18.280
Tudjuk, hogy ha ez káliumatom,
akkor 19 protonja van.

00:00:18.280 --> 00:00:20.720
És tudjuk, hogy
ha egy atomban 19 proton van,

00:00:20.720 --> 00:00:23.060
akkor az káliumatom.

00:00:23.060 --> 00:00:28.920
Azt is tudjuk, hogy egy adott elemnek

00:00:28.920 --> 00:00:31.089
nem minden atomjában ugyanannyi
a neutronok száma.

00:00:31.089 --> 00:00:33.270
Amikor egy adott elem atomjairól beszélünk,

00:00:33.270 --> 00:00:35.070
de ezekben a neutronok száma eltérő,

00:00:35.070 --> 00:00:37.396
akkor ezeket az atomokat
az adott elem izotópjainak nevezzük.

00:00:37.396 --> 00:00:40.310
A káliumatomnnak például

00:00:40.310 --> 00:00:43.980
létezik olyan változata,
amelyikben pontosan 20 neutron van.

00:00:43.980 --> 00:00:48.020
Ennek a neve kálium-39.

00:00:48.020 --> 00:00:50.260
A 39 a tömegszáma,

00:00:50.260 --> 00:00:56.430
amely a 19 proton és a 20 neutron
számának az összege.

00:00:56.430 --> 00:00:59.780
Ez a kálium leggyakoribb izotópja.

00:00:59.780 --> 00:01:03.196
Némi kerekítéssel ez teszi ki

00:01:03.196 --> 00:01:09.190
a Földön található összes kálium 93,3%-át.

00:01:09.190 --> 00:01:11.850
Lássuk a kálium néhány további izotópját.

00:01:11.850 --> 00:01:14.416
Itt van például – ismétlem, a K vegyjellel

00:01:14.416 --> 00:01:16.490
és a 19-es számmal együtt
kissé túlmagyarázzuk a dolgot –,

00:01:16.490 --> 00:01:18.530
a kálium-41 is.

00:01:18.530 --> 00:01:20.460
Ebben 22 neutron van.

00:01:20.460 --> 00:01:22.580
22 meg 19 az 41.

00:01:22.580 --> 00:01:27.980
Ez teszi ki a bolygónkon található kálium 6,7%-át.

00:01:27.980 --> 00:01:31.519
Ezek mellett létezik
egy nagyon ritka káliumizotóp is,

00:01:31.519 --> 00:01:33.890
amelyet kálium-40-nek nevezünk.

00:01:33.890 --> 00:01:38.030
A kálium-40 neutronszáma ugyebár 21.

00:01:38.030 --> 00:01:40.380
Ez az izotóp nagyon-nagyon ritka.

00:01:40.380 --> 00:01:45.740
Az összes káliumnak
csupán 0,017%-át képezi.

00:01:45.740 --> 00:01:48.590
De egyben ez az a káliumizotóp,

00:01:48.590 --> 00:01:51.234
amelyik érdekes a számunkra,
mert felhasználható

00:01:51.234 --> 00:01:56.330
a nagyon idős, elsősorban régi vulkanikus
kőzetek kormeghatározására.

00:01:56.330 --> 00:01:59.680
Látni fogjuk, hogy 
e kőzetek korát megismerve

00:01:59.680 --> 00:02:02.746
meghatározhatjuk más típusú kőzetek
vagy egyéb kövületek korát,

00:02:02.746 --> 00:02:06.900
amelyek régi vulkanikus kőzetek közé rétegződtek.

00:02:06.900 --> 00:02:10.570
A legérdekesebb dolog
a kálium-40-et illetően az,

00:02:10.570 --> 00:02:15.192
hogy a felezési ideje 1,25 milliárd év.

00:02:15.192 --> 00:02:18.210
Ennek az az előnye, hogy ellentétben
például a szén-14-gyel,

00:02:18.210 --> 00:02:21.520
igen-igen régi tárgyak korának meghatározására alkalmas.

00:02:21.520 --> 00:02:27.160
1,25 milliárd évenként –

00:02:27.160 --> 00:02:32.660
– így jelölöm a felezési idejét –

00:02:32.660 --> 00:02:36.460
– bármely adott mintának a fele elbomlik.

00:02:36.460 --> 00:02:45.880
11%-a átalakul argon-40 izotóppá.

00:02:45.880 --> 00:02:47.530
Ez itt az argon.

00:02:47.530 --> 00:02:49.350
18 protonja van.

00:02:49.350 --> 00:02:51.960
Az argon-40 izotóppá való átalakulása során

00:02:51.960 --> 00:02:53.970
a káliumatom elveszített egy protont,

00:02:53.970 --> 00:02:56.060
de a tömegszáma változatlan maradt.

00:02:56.060 --> 00:02:59.640
Az egyik proton tehát
valahogyan átalakult neutronná.

00:02:59.640 --> 00:03:02.240
Befogja az egyik belső elektront,

00:03:02.240 --> 00:03:03.827
majd kibocsát ezt-azt,

00:03:03.827 --> 00:03:05.660
aminek a kvantumfizikai részleteiben
nem fogok elmélyedni,

00:03:05.660 --> 00:03:07.380
de végül átalakul argon-40 izotóppá,

00:03:07.380 --> 00:03:11.996
a másik 89% pedig kalcium-40 izotóppá.

00:03:11.996 --> 00:03:15.060
A kalcium pedig, amint azt
a periódusos rendszerben is látjuk,

00:03:15.060 --> 00:03:16.480
20 protont tartalmaz.

00:03:16.480 --> 00:03:19.957
Ebben az esetben tehát
az egyik neutron átalakul protonná,

00:03:19.957 --> 00:03:23.570
ebben az esetben pedig
az egyik proton alakul át neutronná.

00:03:23.570 --> 00:03:29.360
A mi számunkra pedig
ez a részlet a legérdekesebb.

00:03:29.360 --> 00:03:33.310
Mivel az argon,
amint arról a kémia videókban is szó esett,

00:03:33.310 --> 00:03:35.902
egy közömbös nemesgáz.

00:03:35.902 --> 00:03:40.410
Így ha belekerül valamilyen folyadékba,

00:03:40.410 --> 00:03:42.310
egyszerűen csak kibuborékol belőle.

00:03:42.310 --> 00:03:46.920
Semmihez sem kötődik,
így egyszerűen csak kipezseg,

00:03:46.920 --> 00:03:48.950
és elillan a légkörbe.

00:03:48.950 --> 00:03:52.031
Az egészben az elképzelhető
legérdekesebb rész az,

00:03:52.031 --> 00:03:54.763
ami a vulkánkitörések során történik.

00:03:54.763 --> 00:03:57.211
Iderajzolok egy vulkánt.

00:03:57.211 --> 00:04:00.670
Mondjuk, hogy ez itt egy vulkán.

00:04:00.670 --> 00:04:06.410
Valamikor a múltban kitört.

00:04:06.410 --> 00:04:12.694
Itt hömpölyög a láva,

00:04:12.694 --> 00:04:15.929
amely kálium-40 izotópot is tartalmaz.

00:04:15.929 --> 00:04:22.570
Valójában már ekkor is van benne
némi argon-40 izotóp.

00:04:22.570 --> 00:04:24.499
Az argon-40 azonban képes arra,

00:04:24.499 --> 00:04:27.600
hogy a még folyékony lávából...

00:04:27.600 --> 00:04:37.670
...képzeljük ide a lávát alkotó
sokféle anyagot, és közöttük

00:04:37.670 --> 00:04:41.600
a kálium-40-et – ezt olyan színnel jelölöm,
amilyet még nem használtam.

00:04:41.600 --> 00:04:44.010
Legyen a kálium-40 rózsaszínű.

00:04:44.010 --> 00:04:47.050
Szóval van benne némi kálium-40.

00:04:47.050 --> 00:04:49.090
Talán kicsit túl sok is lett.

00:04:49.090 --> 00:04:50.940
Ez egy nagyon ritka izotóp.

00:04:50.940 --> 00:04:53.040
De van benne valamennyi kálium-40,

00:04:53.040 --> 00:05:01.030
és már ekkor is lehet benne némi argon-40.

00:05:01.030 --> 00:05:03.187
Ám az argon-40 egy nemesgáz,

00:05:03.187 --> 00:05:04.520
semmivel nem alakít ki kötést.

00:05:04.520 --> 00:05:06.980
És miközben a láva még folyékony,

00:05:06.980 --> 00:05:10.090
ki tud belőle buborékolni.

00:05:10.090 --> 00:05:12.640
Egyszerűen feljut a felszínre,
mivel nem létesít kötéseket,

00:05:12.640 --> 00:05:14.687
és csak úgy elpárolog.

00:05:14.687 --> 00:05:15.770
Nem ez a jó szó.

00:05:15.770 --> 00:05:17.720
Egyszerűen kibuborékol,

00:05:17.720 --> 00:05:19.460
mert semmihez sem kötődik,

00:05:19.460 --> 00:05:24.870
és elillan a még mindig folyékony anyagból.

00:05:24.870 --> 00:05:26.820
A legérdekesebb pedig az,

00:05:26.820 --> 00:05:28.778
hogy mivel a vulkán kitörésekor

00:05:28.778 --> 00:05:31.950
az argon-40 elillan,

00:05:31.950 --> 00:05:38.490
mire ez a láva vulkáni kőzetté szilárdul,

00:05:38.490 --> 00:05:42.230
– ezt egy másik színnel jelölöm –

00:05:42.230 --> 00:05:45.910
Tehát mire vulkáni kőzetté szilárdul,

00:05:45.910 --> 00:05:49.360
addigra az összes argon-40 eltávozik.

00:05:49.360 --> 00:05:50.960
Semennyi sem marad belőle.

00:05:50.960 --> 00:05:53.680
Vagyis a vulkanikus folyamat során

00:05:53.680 --> 00:05:58.600
az olvadt kőzet argon-40 tartalma
teljesen elvész.

00:05:58.600 --> 00:06:04.281
Így csak kálium-40 marad.

00:06:04.281 --> 00:06:06.280
Ezért érdekesebb az argon-40,

00:06:06.280 --> 00:06:09.317
mert a kalcium-40 nem tűnik el,

00:06:09.317 --> 00:06:11.400
illetve egyébként is
maradhat belőle valamennyi,

00:06:11.400 --> 00:06:12.775
tehát nem feltétlenül távozik el.

00:06:12.775 --> 00:06:15.010
De az argon-40-ből semennyi sem marad.

00:06:15.010 --> 00:06:20.233
A vulkanikus folyamat nullára csökkenti
az argon-40 mennyiségét.

00:06:20.233 --> 00:06:23.490
Ezt követően tehát

00:06:23.490 --> 00:06:25.690
semennyi argon-40 nem maradhat

00:06:25.690 --> 00:06:28.753
a megszilárduló lávában.

00:06:28.753 --> 00:06:32.850
Ha az események filmjét előrepörgetjük,

00:06:32.850 --> 00:06:40.380
és megvizsgáljuk ezt a mintát,
– ezt idemásolom –

00:06:40.380 --> 00:06:44.980
Tehát ha a jövőbe érkezve

00:06:44.980 --> 00:06:51.542
azt látjuk, hogy ez a minta 
argon-40-et tartalmaz,

00:06:51.542 --> 00:06:54.350
akkor az biztosan egy vulkáni kőzet.

00:06:54.350 --> 00:06:57.450
Biztos, hogy egy korábbi
vulkanikus folyamat erdeménye.

00:06:57.450 --> 00:07:00.745
Ez az argon-40 csakis

00:07:00.745 --> 00:07:08.072
a lebomlott kálium-40-ből keletkezhetett.

00:07:08.072 --> 00:07:12.190
És csakis a vulkanikus esemény után,

00:07:12.190 --> 00:07:14.709
mivel ha előtte is ott lett volna, 
akkor elillant volna.

00:07:14.709 --> 00:07:17.250
Az egyetlen mód arra,
hogy a gáz a kőben maradjon,

00:07:17.250 --> 00:07:19.760
az, hogy míg a kőzet folyékony volt,
addig távozhatott,

00:07:19.760 --> 00:07:22.670
de amint a kő megszilárdult,
a gáz csapdába esett a belsejében.

00:07:22.670 --> 00:07:26.940
Tehát az argon-40 jelenléte csakis

00:07:26.940 --> 00:07:28.680
a kálium-40 bomlásának eredménye.

00:07:28.680 --> 00:07:30.400
Lássuk az arányokat.

00:07:30.400 --> 00:07:36.170
Tudjuk, hogy minden egyes argon-40 esetében –

00:07:36.170 --> 00:07:40.580
– mivel a bomlástermékeknek
csak 11%-a argon-40 –

00:07:40.580 --> 00:07:43.650
– minden egyes argon keletkezése során

00:07:43.650 --> 00:07:49.150
nagyjából 9 kalcium-40 is keletkezik.

00:07:49.150 --> 00:07:52.420
Azaz minden egyes argon-40 keletkezéséhez

00:07:52.420 --> 00:07:56.425
eredetileg 10 kálium-40-nek 
kellett lebomlania.

00:07:56.425 --> 00:08:03.294
Tehát ha a kálium-40 jelenlegi arányát
összevetjük az eredetivel,

00:08:03.294 --> 00:08:06.262
ennek az összefüggésnek az alapján
meghatározhatjuk a korát.

00:08:06.262 --> 00:08:09.140
A következő videóban a számítással együtt

00:08:09.140 --> 00:08:11.111
bemutatom a kormeghatározást.

00:08:11.111 --> 00:08:15.110
Ez azért hasznos,
mert az arányok alapján...

00:08:15.110 --> 00:08:18.179
Vulkánkitörések ugyebár
nem történnek minden nap,

00:08:18.179 --> 00:08:21.360
de sok-sok millió éves időskálán vizsgálva

00:08:21.360 --> 00:08:23.559
viszonylag gyakoriak.

00:08:23.559 --> 00:08:27.040
Ássunk tehát a mélybe.

00:08:27.040 --> 00:08:29.450
Mondjuk ez itt a talaj.

00:08:29.450 --> 00:08:33.600
Ha elég mélyre ásunk, rábukkanhatunk
egy vulkanikus esemény nyomára,

00:08:33.600 --> 00:08:37.115
vulkanikus kőzetekre.

00:08:37.115 --> 00:08:38.240
Ha még mélyebbre ásunk,

00:08:38.240 --> 00:08:42.440
újabb vulkanikus kőzetrétegre bukkanhatunk.

00:08:42.440 --> 00:08:47.410
Ez egy újabb réteg vulkanikus kőzet, amelyik...

00:08:47.410 --> 00:08:51.900
Mindegyik tartalmaz
valamennyi kálium-40-et.

00:08:51.900 --> 00:08:55.180
Ebben is van valamennyi kálium-40.

00:08:55.180 --> 00:08:59.060
Mondjuk, hogy ebben
valamivel több argon-40 van,

00:08:59.060 --> 00:09:00.411
ebben pedig kicsivel kevesebb.

00:09:00.411 --> 00:09:02.910
A következő videóban sorra kerülő
számításokkal élve

00:09:02.910 --> 00:09:04.790
megállapíthatjuk, hogy ez a minta –

00:09:04.790 --> 00:09:08.369
– a felezési idő és a megmaradt argon-40 mennyisége alapján

00:09:08.369 --> 00:09:13.869
vagy megfordítva: az eredetiből megmaradt
kálium-40 mennyisége alapján –

00:09:13.869 --> 00:09:20.600
– ez a minta 100 millió éve szilárdult meg,

00:09:20.600 --> 00:09:23.090
100 millió évvel a jelenkor előtt.

00:09:23.090 --> 00:09:25.909
Ez a réteg pedig

00:09:25.909 --> 00:09:30.220
mondjuk 150 millió évvel ezelőtt.

00:09:30.220 --> 00:09:31.590
Tegyük fel, hogy szerencsére

00:09:31.590 --> 00:09:34.810
ez a réteg háborítatlan maradt.

00:09:34.810 --> 00:09:39.300
Ez a talajminta érintetlennek tűnik.

00:09:39.300 --> 00:09:45.040
Tegyük fel, hogy találunk benne
néhány kövületet.

00:09:45.040 --> 00:09:48.678
Ekkor, még ha a szén-14 módszert
nem is használhatjuk,

00:09:48.678 --> 00:09:51.410
mivel 50 ezer évnél régebbi mintákkal van dolgunk,

00:09:51.410 --> 00:09:55.170
látható, hogy e kövületek kora
a két réteg kora közé esik.

00:09:55.170 --> 00:09:56.290
Ez egész jó támpont.

00:09:56.290 --> 00:09:59.910
Feltéve, hogy ezt a réteget
nem bolygatták meg,

00:09:59.910 --> 00:10:02.830
ennek a kövületnek a kora 100 millió év

00:10:02.830 --> 00:10:04.680
és 150 millió év közé esik.

00:10:04.680 --> 00:10:06.120
Először ez történt,

00:10:06.120 --> 00:10:08.730
aztán lerakódtak ezek a kövületek,

00:10:08.730 --> 00:10:12.049
ezek az állatok elpusztultak, persze előbb valamennyit éltek,

00:10:12.049 --> 00:10:13.840
Ezután következett
a második vulkáni esemény.

00:10:13.840 --> 00:10:18.840
Így, bár közvetlenül csak a 
vulkáni kőzet kora határozható meg,

00:10:18.840 --> 00:10:21.697
a rétegekhez viszonyítva meghatározható

00:10:21.697 --> 00:10:24.000
a közöttük fekvő tárgyak kora.

00:10:24.000 --> 00:10:26.140
Mindez tehát nemcsak
a vulkáni kőzetekről szól.

00:10:26.140 --> 00:10:29.590
Ezzel határozható meg a nagyon-nagyon régi maradványok kora.

00:10:29.590 --> 00:10:34.530
Időben távolabbra tekinthetünk vissza,
mint a szén-14 kormeghatározás alapján.