Datación con carbono 14
Libby, 1946
La memoria de un isótopo
Una intuición analógica de uno de los «padres» de la bomba atómica permitió crear uno de los instrumentos más útiles de la arqueología.
Willard Frank Libby (1908-1980) no sólo fue un químico eminente, sino también uno de los colaboradores del célebre Proyecto Manhattan americano, que, de 1941 a 1945, permitió obtener la primera bomba atómica. Su contribución fue, efectivamente, esencial para la separación de los isótopos del uranio, indispensable para la fabricación de la bomba. Un isótopo es un cuerpo derivado de una sustancia mineral, cuyos átomos tienen el mismo número de protones dentro del núcleo de la sustancia original, pero distinto número de neutrones, lo que explica que el isótopo no tenga exactamente las mismas propiedades químicas.
En 1946, Libby demostró que, además de las sustancias radiactivas naturales, como el uranio 235, llamadas primordiales porque existen desde la formación de la Tierra, hay otras que se han formado por el bombardeo constante de rayos cósmicos que sufre la Tierra, radiaciones gamma que producen el mismo efecto que la radiactividad provocada en el laboratorio. El primer cuerpo formado por radiaciones cósmicas —y por esta razón llamado cosmogénico— que encontró Libby fue el tritio, el isótopo más pesado del hidrógeno. Casi de inmediato, Libby pensó que el tritio no podía ser el único isótopo cosmogénico creado por los rayos cósmicos. Y razonó del modo siguiente: cuando los rayos llegan a la Tierra, comienzan atravesando la atmósfera, que contiene nitrógeno;
los rayos contienen neutrones; un átomo de hidrógeno tiene 7 protones y 7 neutrones; si un neutrón le alcanza, puede expulsar un protón y, al mismo tiempo, aumentar el grupo de los neutrones. El protón expulsado captura un electrón libre y, por ello, al poseer una masa, posee asimismo una carga y se convierte en un átomo de hidrógeno. El núcleo original de nitrógeno se convierte, debido a su nueva configuración, en un isótopo de carbono: el carbono 14.
Una semivida de 5.730 años
Pero —proseguía Libby con su razonamiento— este isótopo tiene que reaccionar con mucha rapidez con el oxígeno del aire y producir anhídrido carbónico CÓ2, y este carbono radiactivo debe difundirse ampliamente en la Naturaleza, por lo que tiene que encontrarse en los vegetales y animales, aunque en proporciones infinitesimales. Libby estimó por entonces que debía haber un átomo de carbono 14 por cada trillón de átomos de carbono ordinario. Y el carbono 14 se había acumulado así desde los orígenes de la Tierra.
Libby trató, en primer lugar, de medir en el entorno los átomos de carbono 14 y de verificar que el isótopo se repartía de modo uniforme, para después examinar si las tasas de carbono 14 en los objetos antiguos eran las mismas que en nuestros días, teniendo en cuenta que este isótopo tiene un periodo, es decir, una semivida de 5.730 años, al término de los cuales, pierde la mitad de su masa por desintegración. Libby se procuró objetos egipcios cuya datación era prácticamente segura: tenían 5.000 años de edad. Al realizar los cálculos de compensación, Libby halló que la tasa de carbono 14 en el medio era constante, casi un 5 %.
De ese modo se estableció la primera medida de datación por isótopos radiactivos.
