導入
ウィラード・フランク・リビー（ Willard Frank Libby 、1908年12月17日、アメリカ合衆国コロラド州グランドバレー– 1980年9月8日、ロサンゼルス）は、革命的な炭素14年代測定法の開発における役割で知られるアメリカの物理学者および化学者であった。彼は特にその業績により 1960 年のノーベル化学賞を受賞しました。
バイオグラフィー
カリフォルニア大学バークレー校リビー校の化学の卒業生 (理学士) (1931 年) は、1933 年にランタニドの放射能に関する博士論文を同大学で完成させました。彼は講師としてこの施設に留まり、その後 1941 年まで助教授として勤務しました。
1930 年代、リビーは米国で初めてガイガー ミュラー カウンターを構築しました。彼は弱い放射能を測定するための他の装置、特に 1934 年のグリッドカウンターを設計しました。
グッゲンハイム財団からの奨学金によって資金提供を受け、彼は1941 年のほとんどをプリンストン大学で過ごしました。
アメリカの参戦後はマンハッタン計画に参加した。 1940 年 8 月、リビーはコロンビア大学のハロルド・クレイトン・ユーリー(1934 年ノーベル化学賞) のグループに加わりました。このグループの使命の 1 つは、広島に発射された原子爆弾の製造に使用されたウラン 235のガス拡散による濃縮技術の開発でしたが、バリアとポンピングという永続的な問題に直面しました。使用される非常に腐食性のガスである六フッ化ウラン(UF 6 ) と互換性のある材料を見つける必要がありました。リビーはこの腐食問題を担当するチームを率いました。六フッ化ウランの化学研究により、彼は腐食の主な要因と、工業段階への移行を可能にする十分な耐性のある材料を発見することができました。
1945 年にシカゴ大学の教授に就任しました。 1954 年に彼は米国原子力委員会の委員に任命されました。
1959 年にカリフォルニア大学バークレー校の化学教授に就任し、1976 年に退職するまでその職に留まりました。 1963 年まで、彼は 1 年生の化学コースを教えていました (伝統的に「大学の最上級の教師のための」ものでした)。
1960年、リビーは「考古学、地質学、地球物理学、その他の科学分野において炭素14を使用して年齢を決定する方法」によりノーベル化学賞を受賞した。彼は、炭素 14 年代測定法を開発したチーム (ポスドク研究者のジェームス アーノルドと学生のアーニー アンダーソン) を率いました。この方法は、考古学で物体 (最大50,000 年前) の年代測定に広く使用されています。彼はまた、トリチウムによって水、ひいてはワインの年代測定が可能になることも発見した。
1963年に彼は物理学者のレオナ・ウッズ・マーシャルと結婚した。
彼はカリフォルニア大学地球物理学・惑星物理学研究所(IGPP) の所長を長年務めました。 1972 年にカリフォルニア大学ロサンゼルス校で最初の環境工学プログラムを開始しました。
出版物
- WF リビー、1955 年、放射性炭素年代測定法、第 2 版、シカゴ、シカゴ大学出版局。
炭素 14 年代測定の発見の歴史
1930年代のバークレー
炭素 14 年代測定を実行するために必要な科学的および技術的リソースは、カリフォルニア大学バークレー校から提供されています。 1930 年代、放射化学と放射線生物学は、アーネスト オーランド ローレンスが所長を務める放射線研究所と、さまざまな分野の研究者を結集したサイクロトロンを中心に大幅な成長を遂げました。
1930 年にリビーはそこで米国初のガイガー ミュラー カウンターを作成しました。 1934 年に、彼は弱い放射能を測定するためのグリッドカウンターを開発しました。この技術は、 10 年後の最初の炭素 14 年代測定の際に使用されました。
1940 年、放射線研究所のマーティン・カーメンとバークレー化学科のサミュエル・ルーベン (リビーの元学生) が炭素 14 を発見しました。炭素 14 の存在は、フランツ・クリエによって 1934 年にはすでに示唆されていました。この発見は、放射性元素を生物学的トレーサーとして使用する研究の一環として行われました（炭素 14 の記事を参照）。
秘密にされていたプロジェクト (1939-1947)
リビーによれば、彼は 1939 年にセルジュ・A・コルフの記事を読んでいたときに炭素 14 年代測定のアイデアを思いついたという。「宇宙線の中性子の発見に関するコルフの論文を読むとすぐに、それは炭素年代測定だということがわかりました。 」
この記事では、SA Korff と WE Danforth が、どのようにして中性子計数器を気球から成層圏に送ったかについて説明しています。この実験は、中性子束が総放射線量よりも高度とともに速く増加することを示しています。これにより、低速中性子と大気窒素の反応による天然の炭素 14 の生成を想像することができます (たとえ記事でこの仮説について触れていなくても)。
リビーは 1946 年まで炭素 14 年代測定プロジェクトを完全に秘密にし、1947 年まで一般公開しませんでした。
1946 年 6 月、大気中のトリチウムと宇宙線からの放射性炭素に関するリビーからの手紙がフィジカル レビュー誌に掲載されました。リビーは、一定の14 C/合計合計 C 比により、生物圏の比放射能が一定であると予測しています。この予測は、天然放射性炭素の分布の理論モデル、つまり交換が「平衡」する 3 つの貯留層 (大気、海洋、生物圏) を持つシステムのモデルの構築に基づいています。
この手紙の中で、彼は炭素14年代測定については言及していない。
1947 年 5 月、サイエンス誌の記事に、リビーが構築した天然放射性炭素分布の理論モデルをテストする実験について記載されました。彼は8年間の沈黙を経て、炭素14年代測定プロジェクトを次のような言葉で一般大衆に明らかにした。
実験的な研究と最初のデート (1945-1949)
1945 年、リビーはシカゴ大学の放射化学教授に任命され、同大学には新しく設立された核研究所が設置されました。これは、炭素 14 年代測定法を開発するための実験研究の段階の始まりです。リビー氏の研究室である 217 ジョーンズ研究所では、アーネスト C. アンダーソンとジェームス R. アーノルドという 2 人の若い研究者が、この実験を含む研究に積極的に取り組んでいます。天然放射性炭素の均一かつ一定の分布の理論モデル、低放射能の測定技術の改善、および炭素 14 の半減期の正確な測定。
1947 年、リビーのチームは、アリスティッド フォン グロッセの協力を得て、(ボルチモアの下水道からのメタンサンプルに含まれる) 天然放射性炭素による現代の有機物の比放射能を測定しました。これは、天然放射性炭素の分布の理論モデルの最初の実験的テストです。
1949 年に、エジプトの墓から出土した 2 つの木材サンプルについて、最初の炭素 14 年代測定が行われました。考古学者によってその年代は約4,600 年であることが十分に証明されています。
炭素 14 年代測定と考古学
放射化学と考古学の間の仲介者の役割を担うのは、学問の枠を超えた悪名を持つユーリーと、考古学に対する父の情熱を受け継いだアーノルドである。
リビーのチームとアメリカの考古学界とのつながりの最も具体的な成果は、バイキング人類学研究基金からの13,000米ドルの助成金と、1948年に3人の考古学者と1人の地質学者で構成される炭素14委員会の創設であった。炭素 14 年代測定を行う考古学的サンプルの選択を担当します。
この新しい年代測定法の発見に対する考古学者の熱意は、潜在的なニーズ、したがって潜在的なはけ口の存在を示しています。しかし、それが普及するには、まず十分に経済的な技術を開発する必要があります。
