第1章 四百萬億分之一的精度（1 / 1）

    在扶桑人的質疑、驚訝和不可思議中，第一次鑑定試驗開始了。一筆閣 www.yibige.com

    所有人都先換好了衣服，經過消洗後，進入一間無塵室。

    進入無塵室後，大部分人依然只能隔着一道玻璃，在外面觀望，只有幾個博物館工作人員，和取樣人員，能夠走到最裏間的國寶儲存室。

    顧玩和石主任、寧主任（科大考古系主任）坐在一旁談笑自若，隔着防彈玻璃觀看京都大學的山下教授，帶着學生們取樣。

    東大的堺教授，則在一邊翻看中方原先的實驗記錄，確保一會兒不會浪費鑑定樣本。

    扶桑人這邊，對於14同位素豐度鑑定的頭號專家，就是這位堺教授了。如果他不點頭，中方是無法拿到「漢倭國王印」上的出土污漬樣本，來進行實驗操作的。

    只見山下教授帶着學生，先用鐳射光譜儀、隔着內部充氦的玻璃罩，掃描了一遍「漢倭國王印」。

    那是一枚只有23厘米見方大小的純金印璽，加上博物館裏習慣了常年保持低照度環境、減少藏品的年曝光積分量，所以在外間的人，幾乎很難看清楚操作。

    事實上，黃金製品是不怕曝光的。博物館減少曝光，主要是為了保護字畫一類容易老化、降解的有機物。

    不過，黃金製品外面沾染的來自於出土年份的污漬、其他附着物當中，難免有害怕曝光的物質，所以保護嚴密一點總歸是小心無大錯了。

    而且，在14豐度鑑定實驗中，關鍵就是這些來自於出土地層的污漬、附着物。

    因為金印理論上是au單質。就算古代工藝不夠完美，有些許碳元素以單質形態混雜在金印里，也不可能為了取樣而切割、破壞金印本身，所以要取得碳元素較多的樣本，就要從出土地層污漬下手。

    （印章的話還有一個優勢，那就是沾染的印泥里有含碳元素。古代紅色印泥除了含有硃砂成分外，還有添加一定量的植物油/植物香精，裏面含有纖維素成分，這部分可以作為14同位素豐度的鑑定材料。）

    山下教授先確定金印表面含碳豐富的污漬主要有那幾片，然後一番操作猛如虎，總而言之就是把樣本弄了下來，放在一根絕對清潔、不含碳的取樣容器里。又經過一番操作，把碳原子團萃取出來。

    這些具體實驗過程，忙了大約一個多小時，就不多贅述了——因為這裏面沒有什麼新鮮的，在傳統的離心法14同位素豐度鑑定中，到這一步為止，操作也都是一樣的。

    離心法和離子加速質譜法的區別，在後續環節才會體現出來。

    「石桑，這是從印泥部分萃取出來的碳原子團，後續的操作，就看你們了。」山下教授說着，就把那個特殊容器遞給中方人員。

    裏面的東西，估計才幾個毫克分量，應該都是從印泥里萃取出來的古代植物油和纖維中的碳。

    石副主任卻沒敢接，只是對顧玩做了個手勢。顧玩就當仁不讓接過來，然後在石副主任和其他助手的幫助下，開始操作as。

    儀器內部的活動，宏觀上當然是看不出來的，總而言之，過了半個多小時後，顧玩就得到了一份輸出數據，然後再在專門的軟件上計算了一番。

    「根據測定，樣本中14與12的比例，約為1萬5千2百億分之一，與1萬2千億分之一的標準比，約為033個半衰周期。因此，可以初步判定，該樣本上的印泥的年份，距今約1940年，正負誤差20年。」

    顧玩先簡潔地說了一下結論。

    外行人或許聽了有些懵逼，但在場的都是大學教授，而且都是考古、原子物理這些對口專業的，自然是一聽就懂。

    剩下的，只是對測量數據精度的懷疑。至於數據得到後的換算環節，大家毫無疑問，所有人都對公式瞭然於胸。

    眾所周知，任何生命體在存活期間，構成其身體的有機物中的碳元素，都是會不斷新陳代謝的，所以碳元素中12和14的比例，應該跟自然界12和14的平均比例一樣，大約是1萬2千億倍。

    也就是假設你身上一塊肉里，一共有1萬2千億零1個碳原子，那麼其中1萬2千億個是12，只有1個是14。

    而生命體死後，就不會再新陳代謝補充碳元素了，所以化石，埋藏木/骨里的14隻會越來越少。

    根據高中化學知識，14的半衰期是5730年，也就是過5730年後，死體內的14會減少一半，12和14的比例，會變成2萬4千億倍。11460年後，會減少到初始態的四分之一，也就是4萬千億倍……

    顧玩這套離子加速質譜儀，年代測定精度可以短到三十年左右，這已經相當於自然半衰期的5730年，除以2的次方左右。因此，其能夠測定出來的14豐度變化，也應該大致相當於2倍的開八次根號。

    比如，當被測物年代距今有1910年，14濃度應該只有新鮮狀態的794，距今1940年的時候，14濃度應該只有新鮮狀態的791。

    考慮到自然狀態下，14就只有12的1萬2千億分之一，所以他這個儀器基本上可以達到「每400萬億個碳原子裏，少了一個14原子，都能測出來」的程度。

    別覺得誇張，地球上21世紀那些離子加速器質譜儀，也都是可以測到那麼精確的。

    外行人或許覺得難以想像，但現代人類的物理科技，真的已經發達到這種程度了。

    ……

    京大考古系的山下教授對物理畢竟不是太精通，所以他只是知道上述原理和算法。

    但對於數據本身的測量是否可靠，還要靠東大高能物理系的堺教授定奪。

    如果這個測量本身可靠，那就意味着，能夠證明「漢倭國王印」是1940年前之前的東西了（正負誤差二十年）。

    堺俗人看着數據報表，摸着下巴思索了一會兒，問道：

    「對於從原混合碳原子團中、分離出來的12原子團中的原子個數，我沒什麼異議。畢竟數量較大，可以用質量稱量法直接稱量，這一步，跟離心法的驗證是一樣的。

    可是，對於分離出來的14原子團里，究竟有多少個14原子，你是怎麼測算數量的呢？要知道，14原子個數稀少，稍微差幾個，就會導致誤差率達到額定閾值之外。而且，你的新方法，是如何保證分離後的12原子團里，一點14都沒有的？會不會還有黏連在一起，沒分離出來的？」

    顧玩笑了，他立刻拿出一些實驗記錄過程的儀器內照片——當然，所謂的「照片」其實只是俗稱，因為沒有傳統光學攝像儀器和技術，能精確到拍攝原子層面的東西。

    所以，那玩意兒事實上是類似於一些捕捉光柵記錄的東西，非物理專業的看官，只要知道這玩意兒能記錄實驗過程中。原子流是如何通過加速管和偏轉器的就行。

    「這是通過法拉第筒和偏轉器的捕捉光柵記錄。我們這套儀器，加了100萬伏的端電壓，足以把碳原子團中所有原子的表層電子完全剝離，並且按照洛倫茲力產生的加速度不同，把原子團打散。所以第二個問題，您看完這部分數據後，應該就不會有疑問了……」

    顧玩說着，還指點堺俗人教授如何看相關記錄。

    花了大約十幾分鐘，把這個點解釋清楚了。

    然後，他開始回答對方的第一個質疑點，也就是「他的儀器是如何精確稱量14原子個數的」。

    畢竟，12原子可以按照「1摩爾（ole）碳12原子重12克」的算法來稱量，因為多，重，宏觀稱就能稱出來的。

    （註：1摩爾原子是602x10的23次方個。多廢話一句，讓高中沒學化學的同學閱讀起來友好一點。

    另外，上一句所稱的「宏觀」也就是幾毫克甚至幾微克。因為1微克就有10的15次方個碳原子了，也就是幾千萬億個，對於同位素鑑定而言已經足夠「宏觀」）

    但是，14原子，比12原子少了至少一萬多億倍，那就很難稱重了。可能一次實驗搜集到的14原子個數，才幾萬億分之一毫克。

    傳統離心法的時候，最後稱量14原子的個數，就不是非常精確，總有那麼相當於總數至少百分之幾的誤差，也就導致年代測定至少誤差幾百年。

    「所以，我這套儀器，也沒有用離心法慣用的質量稱量法，來計算14原子的個數——離心法是用離心力來分離原子的，我是用洛倫茲力來分離原子的。既然如此，一事不煩二主，我最終是吧所有的14離子，進行總帶電電荷測量。

    一個碳離子帶4個正電荷，當電荷平衡時，算出懸浮負極有多少電子形成的電勢差，不就能算出這團碳離子裏的原子個數了麼？而微觀狀態下測量電勢差的精度，要遠遠高於稱重量的精度。」

    「對啊……我怎麼沒想到……」堺俗人教授失聲驚呼。