【地球と生命の進化】14Cとは何ですか？

【解説】

物質を構成する基本粒子を原子といいます。
原子は陽子と中性子からなる原子核とそれをとりまく電子から構成されています。

原子では，陽子の数と電子の数は等しく，この値を「原子番号」といいます。
この原子番号によって元素が決まります。
原子番号6が炭素Ｃです。

陽子の数と中性子の数を足した数を「質量数」といいます。
陽子と中性子の質量はほぼ等しく，電子の質量は小さく無視できます。
質量数は元素記号の左上に示します。つまり，「¹⁴C」は，質量数14の炭素のことです。「たんそじゅうよん」のように読みます。

原子番号は同じで，質量数が異なる原子を互いに「同位体」といいます。
同位体は原子核内の陽子の数は同じですが，中性子の数が異なります。
炭素原子のほとんどは ¹²C で質量数が12の炭素ですが，¹⁴C のように中性子が ¹²C より2個多く質量数が14の炭素も存在します。
¹⁴C は原子核が不安定で，放射線を出して一定の速さで別の原子核に変化(放射性崩壊)し安定な窒素 ¹⁴N になろうとします。
このような同位体を「放射性同位体」といいます。

生きている植物は，大気とCのやりとりをしているので，大気中と同じ割合で ¹⁴C を含んでいます。
植物が枯れて土中に埋まると大気とのやりとりがなくなりますから，¹⁴C の放射性崩壊によって ¹⁴C の割合が減っていきます。
原子核の崩壊によって，放射性同位体の数が半分に減少するのに必要な期間を「半減期」といいます。
半減期はそれぞれの放射性同位体ごとに一定です。
¹⁴C の半減期は比較的短いため，動植物の遺体の年代測定など比較的新しい年代の測定に利用されます。

ここで，遺体となった時点の大気中の ¹⁴C の割合（）がわからないと，そこからどれくらい減少したのかわかりません。
この問題では，「大気中の ¹⁴C の割合は一定である」という前提条件が示されているので，現在の大気中の ¹⁴C の割合と枯れた時点の大気中の ¹⁴C の割合は同じであると考えてよいことになります。

半減期分の時間がたつと，数が半分に減るので，放射性同位体は上の図のように減少します。
この問題で，「木片中の ¹⁴C の割合」は大気中のです。
上に書いたように，これは枯れた時点の¹⁴Cの割合のになっているということです。
¹⁴C は ¹²C に比べて，存在量が非常に少ないので，¹⁴C のC全体に占める割合がになったということは，¹⁴C の数が枯れた時点のになったと考えて差し支えありません。
¹⁴C の半減期は5700年ですから，半減期何回分たったのかを上のグラフをヒントに考え，この問題にもう一度取り組んでみましょう。

【アドバイス】

放射性同位体や半減期などの用語の意味を正しく理解し，放射性同位体を利用して岩石や地層の年代を求める問題が解けるようになっておきましょう。
これからも，「進研ゼミ高校講座」にしっかりと取り組んでいってくださいね。