第1章 四百万亿分之一的精度

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根据高中化学知识，C14的半衰期是5730年，也就是过5730年后，死体内的C14会减少一半，C12和C14的比例，会变成2万4千亿倍。11460年后，会减少到初始态的四分之一，也就是4万8千亿倍……

顾玩这套离子加速质谱仪，年代测定精度可以短到三十年左右，这已经相当于自然半衰期的5730年，除以2的8次方左右。因此，其能够测定出来的C14丰度变化，也应该大致相当于2倍的开八次根号。

比如，当被测物年代距今有1910年，C14浓度应该只有新鲜状态的79.4%，距今1940年的时候，C14浓度应该只有新鲜状态的79.1%。

考虑到自然状态下，C14就只有C12的1万2千亿分之一，所以他这个仪器基本上可以达到“每400万亿个碳原子里，少了一个C14原子，都能测出来”的程度。

别觉得夸张，地球上21世纪那些离子加速器质谱仪，也都是可以测到那么精确的。

外行人或许觉得难以想象，但现代人类的物理科技，真的已经发达到这种程度了。

……

京大考古系的山下教授对物理毕竟不是太精通，所以他只是知道上述原理和算法。

但对于数据本身的测量是否可靠，还要靠东大高能物理系的堺教授定夺。

如果这个测量本身可靠，那就意味着，能够证明“汉倭国王印”是1940年前之前的东西了（正负误差二十年）。

堺俗人看着数据报表，摸着下巴思索了一会儿，问道：

“对于从原混合碳原子团中、分离出来的C12原子团中的原子个数，我没什么异议。毕竟数量较大，可以用质量称量法直接称量，这一步，跟离心法的验证是一样的。

可是，对于分离出来的C14原子团里，究竟有多少个14原子，你是怎么测算数量的呢？要知道，C14原子个数稀少，稍微差几个，就会导致误差率达到额定阈值之外。而且，你的新方法，是如何保证分离后的C12原子团里，一点C14都没有的？会不会还有黏连在一起，没分离出来的？”

顾玩笑了，他立刻拿出一些实验记录过程的仪器内照片——当然，所谓的“照片”其实只是俗称，因为没有传统光学摄像仪器和技术，能精确到拍摄原子层面的东西。

所以，那玩意儿事实上是类似于一些捕捉光栅记录的东西，非物理专业的看官，只要知道这玩意儿能记录实验过程中。原子流是如何通过加速管和偏转器的就行。

“这是通过法拉第筒和偏转器的捕捉光栅记录。我们这套仪器，加了100万伏的端电压，足以把碳原子团中所有原子的表层电子完全剥离，并且按照洛伦兹力产生的加速度不同，把原子团打散。所以第二个问题，您看完这部分数据后，应该就不会有疑问了……”

顾玩说着，还指点堺俗人教授如何看相关记录。

花了大约十几分钟，把这个点解释清楚了。

然后，他开始回答对方的第一个质疑点，也就是“他的仪器是如何精确称量C14原子个数的”。

毕竟，C12原子可以按照“1摩尔（mole）碳12原子重12克”的算法来称量，因为多，重，宏观称就能称出来的。

（注：1摩尔原子是6.02×10的23次方个。多废话一句，让高中没学化学的同学阅读起来友好一点。

另外，上一句所称的“宏观”也就是几毫克甚至几微克。因为1微克就有10的15次方个碳原子了，也就是几千万亿个，对于同位素鉴定而言已经足够“宏观”）

但是，C14原子，比C12原子少了至少一万多亿倍，那就很难称重了。可能一次实验搜集到的C14原子个数，才几万亿分之一毫克。

传统离心法的时候，最后称量C14原子的个数，就不是非常精确，总有那么相当于总数至少百分之几的误差，也就导致年代测定至少误差几百年。

“所以，我这套仪器，也没有用离心法惯用的质量称量法，来计算C14原子的个数——离心法是用离心力来分离原子的，我是用洛伦兹力来分离原子的。既然如此，一事不烦二主，我最终是吧所有的C14离子，进行总带电电荷测量。

一个碳离子带4个正电荷，当电荷平衡时，算出悬浮负极有多少电子形成的电势差，不就能算出这团碳离子里的原子个数了么？而微观状态下测量电势差的精度，要远远高于称重量的精度。”

“对啊……我怎么没想到……”堺俗人教授失声惊呼。