နှစ်သန်းချီကြာနေတဲ့ ဝတ္ထုတွေရဲ့အသက်တွက်နည်း

ကမ္ဘာကြီးရဲ့ သက်တမ်းဟာ နှစ်ပေါင်းသန်း လေးထောင့်ငါးရာလောက် ရှိပြီဆိုတာ ကြားဖူးကြမှာပါ။ သက်ရှိတွေကလဲ လွန်ခဲ့တဲ့ နှစ်ပေါင်းသန်း သုံးထောင့်ရှစ်ရာလောက်ကတည်းက ပေါ်လာတယ်ဆိုတာနဲ့ ဉာဏ်ရည်မြင့်လူတွေဟာ လွန်ခဲ့တဲ့ နှစ်သန်းနှစ်သိန်း လောက်ကတည်းက ပေါ်လာတယ်ဆိုတာကိုရော ကြားဖူးကြလောက်မှာပါ။ ဒါပေမဲ့ ဒီလောက်နှစ်သန်းပေါင်းများစွာကို ထိုင်မကြည့်ထားဘဲနဲ့ ဘယ်လိုများတွက်ကြတာပါလဲ။ ပြောရမယ်ဆိုရင် ပညာရှင်တွေက မတူညီတဲ့ နယ်ပယ်တွေမှာ မတူညီတဲ့ နည်းပေါင်းစုံကို သုံးကြပါတယ်။ ဒီဆောင်းပါးကနေ ဖော်ပြပေးသွားမှာကတော့ မတူညီတဲ့ နည်းအမျိုးမျိုးထဲကမှ Radioactive Dating လို့ ခေါ်တဲ့နည်းတစ်မျိုးအကြောင်းပဲဖြစ်ပါတယ်။

Radioactive Dating အကြောင်းမပြောခင် Radioactive ဖြစ်တယ်ဆိုတာ ဘာလဲဆိုတာနဲ့ပတ်သက်တဲ့ အခြေခံအသိရှိထားဖို့လိုပါမယ်။ ဒီလောကကြီးထဲမှာရှိတဲ့ ဝတ္ထုတိုင်းကို အက်တမ်လို့ခေါ်တဲ့ အလွန်သေးငယ်တဲ့ အမှုန်လေးတွေနဲ့ ဖွဲ့စည်းထားတာကိုတော့ အားလုံးအသိပါပဲ။ အဲ့ဒီအက်တမ်ကို Electron, Proton နဲ့ Neutron တို့နဲ့ ဖွဲ့စည်းထားတာဖြစ်ပါတယ်။ Electron နဲ့ Proton တို့ကတော့ ဓာတ်သဘောဆောင်တဲ့ ဒြပ်မှုန်တွေဖြစ်ကြပြီး -1e နဲ့ +1e အသီးသီးရှိကြပါတယ်။ ဒီဓာတ်သဘောဆောင်မှုက လျှပ်စစ်စီးကူးမှုတွေမှာ အဓိကအခန်းကနေ ပါဝင်လုပ်ဆောင်ပါတယ်။ Electron မှာဆိုရင် ဒြပ်ပမာဏ (mass) က အလွန်သေးငယ်တာကြောင့် Atom ရဲ့ ဒြပ်ပမာဏကို Proton နဲ့ Neutron တို့ကိုပဲ ကြည့်ပြီး ဆုံးဖြတ်လေ့ရှိကြပါတယ်။ Proton နဲ့ Neutron တို့က အက်တမ်ရဲ့အလယ်ဗဟိုမှာ တည်ရှိနေပြီး သူတို့ရဲ့စုဖွဲ့နေမှုကိုတော့ Nucleus လို့ခေါ်ပါတယ်။ Nucleus ထဲက Proton ပမာဏကို Atomic number လို့ ခေါ်ပြီး Element သီးခြားတိုင်းအတွက် Atomic number တွေက ကွဲပြားကြပါတယ်။ Nucleus ကြီးတစ်ခုလုံးထဲက Proton နဲ့ Neutron စုစုပေါင်းအရေအတွက်ကိုတော့ nucleon number ဒါမှမဟုတ် Mass number လို့ ခေါ်ဆိုနိုင်ပြီး Element ချင်းတူရင်တောင် ကွဲပြားနိုင်ပါသေးတယ်။ Element ချင်းတူတူမှာတောင် ကွဲပြားတဲ့ Mass number ရှိနေတာတွေကို Isotope လို့ခေါ်ဆိုကြပါတယ်။

တစ်ခါတလေမှာ Isotope တွေရဲ့ mass number တွေဟာ atomic number တွေနဲ့ ယှဉ်ရင် ကြီးမားသွားတတ်ပါတယ်။ ဒီလိုဖြစ်ရတာကတော့ Nucleus ထဲမှာ Neutron အရေအတွက်တွေဟာ အဆမတန်ကြီးမားသွားလို့ပါ။ ဒီလိုဖြစ်စဉ်မျိုးဖြစ်လာခဲ့ရင် Nucleus က မတည်မငြိမ်ဖြစ်လာနိုင်ပြီး ဖရိုဖရဲအခြေနေတွေဖြစ်လာနိုင်ပါတယ်။

ဒီဖရိုဖရဲဖြစ်တဲ့အခြေနေကို Radioactive State of element (ဒြပ်စင်တစ်ခုရဲ့ ရေဒီယိုသတ္တိကြွမှုအခြေနေ) လို့ ခေါ်ဆိုပါတယ်။ ဒြပ်စင်တစ်ခုဟာ ရေဒီယိုသတ္တိကြွမှုဖြစ်ရင် အဓိကအားဖြင့် Alpha Decay, Beta Decay နဲ့ Gamma Decay ဆိုပြီး ရလဒ်သုံးမျိုးဖြစ်ပွားလေ့ရှိပါတယ်။ Alpha Decay မှာတော့ Proton နှစ်ခု Neutron နှစ်ခုနဲ့ဖွဲ့စည်းထားတဲ့ Alpha Particle ကို ထုတ်လွှတ်လေ့ရှိပြီး Beta Decay မှာတော့ Beta Negative Decay နဲ့ Beta Positive Decay ဆိုပြီး နှစ်မျိုးနှစ်စားရှိပါတယ်။ Beta Negative Decay မှာ Electron တစ်လုံးနဲ့ antineutrino တို့ကို ထုတ်လွှတ်လေ့ရှိပြီး မူရင်း အက်တမ်ထဲက Neutron တစ်ခုဟာ Proton တစ်ခုအသွင် ကူးပြောင်းသွားပါတယ်။ Beta Positive Decay မှာတော့ positron တစ်လုံးနဲ့ neutrino တို့ ထုတ်လွှတ်လေ့ရှိပြီး Nucleus ထဲက Proton တစ်လုံးဟာ Neutron အသွင်ကူးပြောင်းသွားပါတယ်။ Gamma Decay မှာတော့ မူရင်းအက်တမ်ထဲက ဘာဒြပ်မှမဆုံးရှုံးဘဲနဲ့ အက်တမ်ဟာ အလွန်စွမ်းအင်မြင့်တဲ့ အခြေနေမှာ ရှိနေတာကြောင့် စွမ်းအင်အပိုကို ထုတ်လွှတ်တဲ့အနေနဲ့ လျှပ်စစ်သံလိုက်လှိုင်းတစ်မျိုးဖြစ်တဲ့ Gamma Ray တွေကို ထုတ်လွှတ်လိုက်တာပါ။ 

ဒီလိုမျိုး Decay တွေဖြစ်တိုင်း ဘယ်လောက်အကြာမှာ ဘယ်လောက်ထိ Decay ဖြစ်နိုင်လဲဆိုတာကို သိနိုင်ပါလိမ့်မယ်။ Decay ဘယ်လောက်အကြာမှာ ဘယ်လောက်ကျန်ခဲ့မလဲဆိုတာကို တိုင်းတာခြင်းကိုတော့ Half Life လို့ ခေါ်ပါတယ်။ Half Life ဆိုတာကတော့ နမူနာရေဒီယိုသတ္တိကြွပစ္စည်းထဲက ပစ္စည်းတစ်ဝက် Decay ဖြစ်သွားဖို့ ကြာချိန်ပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ ဥပမာပြရရင် မဒမ် မာရီ ကျူရီ ရှာတွေ့ခဲ့တဲ့ Radium ဒြပ်စင်ရဲ့ Half Life ဟာ 1620 နှစ် ရှိပါတယ်။ ဒါကြောင့် Radium ဒြပ်စင် နမူနာ 1 gram ကို အလုံပိတ်ထားတဲ့ သေတ္တာထဲထည့်ပြီး ထားလိုက်မယ်ဆို နောက်နှစ်ပေါင်း 1620 နှစ်ကြာလို့ ပြန်ဖွင့်ကြည့်ရင် Radium ဒြပ်စင်ဟာ 0.5 gram ပဲ ရှိတော့မှာပါ။ ဒီမှာမှတ်ထားရမှာက သေတ္တာထဲမှာက Radium ဒြပ်စင်ပဲ ကျန်ခဲ့မှာမဟုတ်ဘဲနဲ့ Decay Process တွေထဲက အကြွင်းအကျန်တွေလဲ ကျန်ခဲ့မှာပါ။ အကြောင်းရင်းကတော့ Law of Conservation of Matter အရပါ။ ဒြပ်စင်တွေရဲ့ Half Life တွေဟာ Femtosecond (10-15s) ကနေ နှစ်ပေါင်း ဘီလီယံနဲ့ချီရှိနေနိုင်ပါတယ်။ 

ဒီလို Half Life ဆိုတဲ့ သဘာဝနာရီကိုသုံးပြီးပညာရှင်တွေက လောကကြီးရဲ့ ရှေးအကျဆုံးအရာတွေရဲ့ သက်တမ်းကို တွက်ချက်နိုင်ပါတယ်။

သက်ရှိတွေရဲ့ သက်တမ်းကို တိုင်းတာဖို့အတွက်တော့ Carbon Dating ကို သုံးကြပါတယ်။ Carbon ရဲ့ Isotope အခြေနေတွေမှာ Carbon-14 ဟာ မတည်ငြိမ်ဆုံးဖြစ်ပြီး Half Life 5730 နှစ်နဲ့ Beta Negative Decay ဖြစ်ပြီး Nitrogen-14 အဖြစ်ကို ကူးပြောင်းပါတယ်။ Carbon-14 ဟာ ကမ္ဘာမှာ သဘာဝအတိုင်းတည်ရှိနေတာတော့မဟုတ်ပါဘူး။ နေကလာတဲ့ စွမ်းအင်မြင့် Neutron တွေက လေထုထဲက Nitrogen တွေကို တိုက်မိမှုကနေမှ Carbon-14 တွေက ဖြစ်လာတာပါ။ သက်ရှိတွေ အသက်ရှင်နေတုန်းမှာ Carbon-14 တွေက Carbon cycle လို့ခေါ်တဲ့ Carbon သံသရာလည်ခြင်းဖြစ်စဉ်နဲ့အတူ သက်ရှိကိုယ်ထဲမှာ အမြဲမပြတ်ရှိနေပါတယ်။ ဒါပေမဲ့ သက်ရှိတွေသေဆုံးသွားရင်တော့ Carbon သံသရာဟာ ရပ်ဆိုင်းသွားပြီး Carbon-14 တွေက ရုပ်ကြွင်းထဲမှာ ပိတ်မိနေပါတော့တယ်။ အဲ့ဒီနောက် ပိတ်မိနေတဲ့ carbon-14 တွေဟာ တဖြည်းဖြည်းပြိုကွဲလာပါတယ်။ ပညာရှင်တွေဟာ ရုပ်ကြွင်းထဲမှာရှိနေတဲ့ Carbon-14 အရေအတွက်ကို ကြည့်ပြီး ရုပ်ကြွင်းဟာ ဘယ်အချိန်က သေဆုံးခဲ့သလဲဆိုတာကိုဆုံးဖြတ်နိုင်ပါတယ်။

သက်ရှိမဟုတ်တဲ့ အရာတွေရဲ့ သက်တမ်းကိုတိုင်းတာရာမှာတော့ နည်းအမျိုးမျိုးရှိပါတယ်။ 

Rubidium-Stronium (Rb-Sr)

ဒီနည်းကတော့ 1937 မှာစတင်ခဲ့ပေမယ့် 1950 နောက်ပိုင်းတွေနဲ့ 1960 အစောပိုင်းတွေရောက်မှ ပိုပြီးတွင်ကျယ်လာခဲ့ပါတယ်။ ဒီနည်းကိုတော့ Ferromagnesian လို့ ခေါ်တဲ့ Iron နဲ့ Magnesium တွေရောပါနေတဲ့ ကျောက်တွေမှာ သုံးနိုင်ပါတယ်။ ဒါပေမဲ့ ဒီစနစ်မှာ အားနည်းချက်ကြီးတစ်ခုရှိနေပြန်ပါတယ်။ အဲ့တာကတော့ Rubidium နဲ့ Stronium သတ္တုတွေဟာ ငွေ့ရည်ဖြစ်လွယ်တာပါ။ ဒီတော့ သူတို့ဟာ ကျောက်တုံးတွေတစ်ခုနဲ့တစ်ခုကြား လွတ်လပ်စွာ ဖြတ်သန်းလေ့ရှိပြီး ကျောက်တုံးစဖြစ်ပေါ်လာကတည်းက ဒီသတ္တုတွေဟာ ကျောက်တုံးထဲရှိနေတာ ဟုတ်မဟုတ်ပြောရခက်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် ဒီနည်းလမ်းကို အခုတော့ အသုံးနည်းသွားကြပါပြီ။

Potassium-Argon (K-Ar)

ကျွန်တော်တို့ နေ့စဉ်စားသောက်နေတဲ့ ငှက်ပျောသီးထဲမှာ ပါတဲ့ Potassium ဟာ Radioactive ဖြစ်နေတယ်ဆိုတာ ယုံနိုင်ကြမယ်မထင်ပါဘူး။ ဘယ်လောက်ပဲမယုံနိုင်ကြပေမဲ့ ဒါဟာ အမှန်တရားတစ်ခုပါ။ Potassium-40 ကနေ Argon-40 နဲ့ Calcium-40 အဖြစ် Decay ဖြစ်သွားခြင်းကိုတော့ ကျောက်တွေရဲ့သက်တမ်းတွက်ချက်ရာမှာ အသုံးပြုကြပါတယ်။ ဒီနည်းလမ်းကိုတော့ 1921 ကနေ 1942 ကြားကာလတွေမှာဖွံ့ဖြိုးအောင်လုပ်ဆောင်ခဲ့ကြတာဖြစ်ပြီး 1950 ခုနှစ်တွေမှာတော့ ပိုပြီးကို တွင်ကျယ်လာခဲ့ပါတယ်။ ကျောက်သားအများစုမှာ Potassium ပါဝင်နေတတ်ပြီးတော့ သက်တမ်းတွက်ချက်ရာမှာ အကျိုးကျေးဇူးကြီးမားစေပါတယ်။ ဒါပေမဲ့ Potassium ဟာ အလွန်အမင်းရွေ့လျားလွယ်ပါတယ်။ ဆိုလိုတာကတော့ Potassium က ကျောက်သားတစ်ခုနဲ့ တစ်ခုကြား ကူးပြောင်းရလွယ်ကူပါတယ်။ ဒါကြောင့် ဒီနည်းကို သက်တမ်းရင့်ကျောက်သားတွေကို တွက်ချက်ဖို့တော့ မသုံးကြပါဘူး။ အလွန်သက်တမ်းရင့်နေတဲ့ ကျောက်သားတွေကိုဘတွက်ချက်ဖို့ကတော့ ဒီနည်းကနေပဲခွဲထွက်သွားတဲ့နည်းတစ်နည်းရှိပါတယ်။ Argon-Argon (39-40) ဆိုတဲ့နည်းဖြစ်ပြီး 1960 ခုနှစ်တွေမှာ စတင်ခဲ့တာပါ။ ဒီနည်းကိုတော့သက်တမ်းအရင့်ကနေ အနုမျိုးစုံထိ သုံးလို့ရပါတယ်။

Samarium-Neodymium (Sm-Nd)

Samarium-147 ကနေ Neodymium-143 ထိ ပြိုကွဲသွားတဲ့ ဒီဖြစ်စဉ်ကိုတော့ 1970 ခုနှစ်တွေမှာစတင်အသုံးပြုတာဖြစ်ပြီး 1980 မှာတော့ ကျယ်ပြန့်လာပါတယ်။ ဒီနည်းကတော့ ကမ္ဘာပေါ်က အလွန်အိုဟောင်းနေတဲ့ မီးသင့်ကျောက်တွေအပြင် ဥက္ကာခဲတွေ၊ တခြားအာကာသအစိုင်အခဲတွေအတွက်လဲ အသုံးဝင်ပါသေးတယ်။ တစ်ခုတည်းသော အားနည်းချက်ကတော့ ကျောက်သားအများစုမှာ Samarium-Neodymium Isotope ပမာဏတွေ အလွန်နည်းပါးခြင်းပါပဲ။ ဘယ်လိုပဲနည်းနည်း ဒီနည်းက ကမ္ဘာရဲ့ကျောက်သားတွေဖွဲ့စည်းလာပုံနဲ့ ဆင့်ကဲလာပုံတွေကိုလေ့လာတဲ့အခါမှာ အသုံးဝင်ဆုံးနည်းတစ်နည်းအဖြစ်ရှိနေပါတယ်။

Rhenium-Osmium (Re-Os)

ဒီနည်းကိုတော့ 1960 အစောပိုင်းကာလတွေမှာစတင်ခဲ့တာဖြစ်ပါတယ်။ ဒီနည်းရဲ့အဓိက အားနည်းချက်ကတော့ ကျောက်သားအများစုဟာ Rhenium နဲ့ Osmium ကင်းမဲ့ခြင်းပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ ဒီနည်းကို အသုံးပြုပြီး Iron ဓာတ်တွေပါဝင်နေတဲ့ ဥက္ကာခဲတွေရဲ့ သက်တမ်းတွေကိုတွက်ချက်လို့ရသလို Molybdinum လို့ ခေါ်တဲ့သတ္တုထုတ်တဲ့ Molybdenite သတ္တုရိုင်းတွေရဲ့ သက်တမ်းကိုလဲ သိရှိနိုင်ပါသေးတယ်။

Uranium-Lead (U-Pb)

ဒီနည်းစနစ်ကိုအသုံးပြုပြီး အလွန်အမင်းတိကျမှန်ကန်တဲ့ သက်တမ်းတွေကို သိရှိနိုင်ပါတယ်။ 1900 ခုနှစ်တွေကတည်းက အသုံးပြုခဲ့ပေမဲ့ 1950 ခုနှစ်တွေရောက်မှ တိကျတဲ့ သက်တမ်းတွေတွက်ချက်ဖို့ အသုံးပြုနိုင်ခဲ့တာပါ။ ဒီနည်းမှာဆိုရင် Uranium ကနေ ခဲအဖြစ် အဆင့်ဆင့်ပြိုကွဲသွားတဲ့ ဖြစ်စဉ်ကို ကြည့်ပြီး ဆုံးဖြတ်နိုင်ပါတယ်။ ကျောက်သားအများစုမှာလဲ Uranium က ပါဝင်နေတာဖြစ်တဲ့အတွက် ဒီနည်းဟာ အကောင်းဆုံးနည်းအဖြစ် ရပ်တည်နေနိုင်ခဲ့တာပါ။

အခုဖော်ပြသွားတဲ့ ဒီနည်းတွေအပြင် အခြား SHRIMP နည်းတို့၊ Fission Tracking နည်းတို့လဲ ရှိသေးကြောင်းပြောရင်း အဆုံးသတ်လိုက်ပါရစေခင်ဗျာ။

References - Radioactive Dating by Ian Graham

- Radioactive dating of the elements by John J Cowan, Friedrich-Karl Thielemann, James W Truran 

- Annual review of astronomy and astrophysics 29 (1), 447-497, 1991

- G-12 Physics Textbook; Chapter 13: Modern Physics, Radioactive Dating

ဆက်စပ်ဆောင်းပါးတွေကို ကောမန့်မှာ ဝင်ကြည့်နိုင်ပါတယ်။ ဝဘ်ဆိုက်ကတစ်ဆင့် ဖတ်ရင်တော့ ဘေးက ကွန်းတန့်အမျိုးအစားတွေကို နှိပ်ပြီး သက်ဆိုင်တဲ့ ဆက်စပ်ပိုစ့်တွေကို ဆက်ဖတ်နိုင်မှာပါ။

Fact Hub Myanmar page ကို ရီဗျူးဝင်ရေးပေးခဲ့ဖို့အတွက် တောင်းဆိုချင်ပါတယ်။

Telegram - t.me/facthub_mm

www.facthub-mm.org မှာလဲ ဝင်ဖတ်နိုင်ပါတယ်။

Written by - Aung Bhone Myint Htoo 

Edited by - Fact Hub Editor Team

©️ 𝟮𝟬𝟮𝟯-𝟮𝟬𝟮𝟰 | 𝗙𝗮𝗰𝘁 𝗛𝘂𝗯 𝗠𝘆𝗮𝗻𝗺𝗮𝗿

#Fact_Hub #Science #Article #Physics #General_Science #How_to_calculate_the_age_of_elements_from_millions_years_ago #Radioactive_Dating