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真酒,也就是用谷物、葡萄或者其他水果釀造的酒,都具有一定微弱的放射性,而用合成酒精勾兌的假酒卻沒有。利用真假酒的輻射性差異,就可以鑒定酒的真假了。另外,二戰(zhàn)后的一段時期里生產(chǎn)的酒還能輻射伽馬射線。
當(dāng)然,所有活著的生物因?yàn)橄嗤脑矶季哂休p微放射性。不必因此害怕真酒。
作者 七君
你知道嗎?每750毫升真酒每分鐘會發(fā)生400次放射性衰變。
這是加州大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)教授 Richard Muller 的計算。他說,用谷物、葡萄或者其他水果釀造的酒都具有這種(微量的)放射性。
但是假酒卻沒有這種輻射性,因?yàn)榧倬剖枪磧兜?,也就是說是用石油產(chǎn)品制造出來的酒精做的(酒精是乙醇)。一些黑心假酒商甚至?xí)檬彤a(chǎn)品制造的甲醇充當(dāng)乙醇。
雖然這些假酒所含的酒精和真酒中的酒精的分子式?jīng)]有任何差別,但是它們所含的碳元素略有不同,而這就是它們放射性差異的來源。
只要活著你就有放射性
是這樣的,真酒的酒精來自最近采收的植物。植物從大氣中吸收二氧化碳,而大氣因?yàn)榻?jīng)常接受宇宙射線的照射,因此有時大氣中的氮原子會變成碳14。
在大氣中,每萬億個碳原子里有1個是碳14。雖然聽起來碳14挺罕見的,但是只要動植物還活著,它們的身體就會吸收和累積來自大氣的碳14。植物靠光合作用獲得大氣里的碳14,動物靠吃植物或其他動物獲得碳14。但是它們死亡以后,碳(包括碳14)當(dāng)然不會增加了。
碳14是一種放射性同位素,它們會隨時間逐漸消失。它們消失的時候,實(shí)際上發(fā)生了貝塔衰變,變成氮、電子和反中微子。所以死了不久的生物,以及活著的生物,都具有一定的放射性。
碳14的貝塔衰變過程釋放出氮、電子和反中微子。
這就是真酒帶有放射性的本質(zhì)原因了。
根據(jù)死亡生物的放射性,就可以計算它們的碳14含量,進(jìn)而推斷它們生活的年代。考古學(xué)常用的放射性碳定年法,或者說碳14定年法,用的就是這個原理。對于食品來說,用基于碳14的 ASTM D6866 測試也可以鑒定其中來自生物的成分的含量。
檢測酒里的酒精來自石油,還是來自植物的測試叫做ASTM D6866。ASTM D6866是ASTM 國際標(biāo)準(zhǔn)組織(前身為美國材料試驗(yàn)協(xié)會)制定的標(biāo)準(zhǔn)測試方法,它的原理就是利用碳14的放射性來鑒定樣本中生物基的含量。
但是,死了太久的生物,它們體內(nèi)的碳14就差不多都衰變完了,就不再具有放射性。這是因?yàn)椋?4的半衰期只有5730年,也就是說,每過5730年,就有一半的碳14消失。
就拿石油來說,石油的本體是百萬年前的古生物,它們體內(nèi)的碳當(dāng)然也來自大氣,它們活著的時候原本也含有碳14。
但是在幾百萬年后,留在石油里的碳14還剩多少了呢?按照碳14的半衰期,一萬年后,只剩25%,兩萬年后,只剩6%,四萬年后就只剩0.002%了,更何況百萬年之后呢。
可想而知,石油里的碳14少到幾乎無法檢測。也是因?yàn)檫@個原因,碳14定年法能測定的動植物生存時期一般也是在5萬年以內(nèi)。
工業(yè)酒精通常是用乙烯通過水化法制造的,而乙烯來自石油,所以,用工業(yè)酒精勾兌的假酒沒有放射性。
乙烯能催熟水果,同時也是衡量一個國家石油化工水平的標(biāo)志。
特殊年代的酒帶有特殊的輻射
當(dāng)然,有一些假酒,指的并不是用工業(yè)酒精勾兌的酒,而是冒充陳釀的新酒。而冒充陳釀的假酒卻有個特征:能輻射伽馬射線。
法國波爾多大學(xué)的物理學(xué)家 Philippe Hubert 就是鑒定假冒年份的紅酒的專家。
法國波爾多大學(xué)的物理學(xué)家 Philippe Hubert 擅長利用核物理鑒定酒的年份。
@ C J Walker/Courtesy of William Koch
這不是說 Hubert 是品酒專家,他鑒酒的方式和他的專業(yè)息息相關(guān):“我們鑒酒靠的是酒的放射性。很多人把酒拿過來,讓我們來鑒定它是不是真的?!?/p>
Hubert 首先把紅酒放到檢測儀里,蓋上能阻擋射線的鉛制擋板,接著開始記錄紅酒發(fā)出的伽馬射線。
伽馬射線可以穿透玻璃酒瓶,因此不需要開瓶就能驗(yàn)。根據(jù)紅酒輻射出的伽馬射線,就可以鑒定紅酒裝瓶的時間了。
按照生產(chǎn)年份,波爾多紅酒的銫137的放射性(毫貝克勒爾/升)曲線。該曲線被用于鑒定紅酒的真假。
@CENBG
伽馬射線為什么能鑒定酒的時間?
這是因?yàn)椋绻t酒(或任何釀造酒)能輻射出伽馬射線,這就說明里面含有銫137這種放射性同位素,因?yàn)殇C137能衰變?yōu)殇^137m,而鋇137m衰變時會釋放出伽馬射線。殺腫瘤的那種伽瑪?shù)?,用的就是伽馬射線。
銫137是一種主要由核裂變產(chǎn)生的放射性的物質(zhì),是鈾235裂變產(chǎn)生的。在人類研發(fā)出核彈之前,地球上并沒有銫137這個元素,而現(xiàn)在地球上的環(huán)境里的微量銫137幾乎都是20世紀(jì)40-60年代間的核試驗(yàn)或核事故產(chǎn)生的。
二戰(zhàn)時的原子彈,美國和蘇聯(lián)的冷戰(zhàn),1986年的切爾諾貝利核事故都會向大氣釋放銫137。隨著核沉降物的沉淀,銫137遍布全球。
銫137飄落在葡萄上和種植葡萄的土地上,被葡萄吸收,最后又被制成了酒,所以40年代后制造的葡萄酒都能釋放出伽馬射線。(點(diǎn)我查看美國國家實(shí)驗(yàn)室的錯誤和哥斯拉之間的聯(lián)系)
當(dāng)然,不僅紅酒會有伽馬輻射,我們的衣服、食物、身體都因?yàn)楹顺两滴锒形⒘康匿C137。
換句話說,因?yàn)殇C137這個來自20世紀(jì)后半頁的人造物,70年以內(nèi)的陳釀都有可能輻射伽馬射線,而40年代前裝瓶的紅酒里不可能出現(xiàn)銫137這種放射性物質(zhì)。因此,80年以上的古董級拉菲什么的不可能含有銫137,自然也不會輻射出伽馬射線了。
18世紀(jì)的古董級拉菲被儲存在波爾多拉菲·羅斯柴爾德酒莊里。
@Adam Woolfitt/Corbis
看到這里很多愛喝酒的人可能要嚇尿了。怎么紅酒還會往外射伽馬射線,喝了這么多酒,難道一直在接受伽馬射線輻射嗎?
別怕,實(shí)際上40年代以后生產(chǎn)的酒的輻射性很弱,這是因?yàn)殇C137的半衰期是30年,也就是每過30年,一瓶酒里的銫137就減少一半。因此90年代生產(chǎn)的酒,現(xiàn)在的銫137含量接近0,大約每瓶紅酒的輻射只有0.01-1貝克勒爾(Bq),很難檢測出了。
假冒年代的酒的輻射性如此之弱,弱到為了防止環(huán)境中的伽馬射線影響檢測,Hubert 的酒鑒定的實(shí)驗(yàn)室被設(shè)置在地下1千米的地方。而且屏蔽酒樣本的鉛也是古羅馬時代,公元元年不久后熔制的鉛,這樣里面的放射性干擾物也少。
法國波爾多原子能研究中心(CENBG)的科學(xué)家正在鑒定紅酒的年份。
@Regis Duvignau/Reuters /Landov
光有這樣的檢測條件還不夠。像這樣高端的酒年代鑒定技術(shù)出現(xiàn)在90年代,因?yàn)闄z測銫137的技術(shù)主要是依靠那時剛剛被發(fā)明的鍺半導(dǎo)體檢測儀。沒有這種敏感的檢測設(shè)備,40年代后的真酒里的微量銫137是沒法檢測的。
總之看完今天的故事我們明白,活著的生物就具有放射性。
如果害怕碳14的輻射,最好晚上不要找人一起睡,因?yàn)楹鸵粋€活人一起睡一年,獲得的輻射量為10微希沃特,相當(dāng)于吃了10根香蕉(香蕉含有天然放射性元素鉀40)。
在8人宿舍里,每天大家緊緊抱成一團(tuán)一起睡大通鋪的同學(xué)一年后受到的輻射量相當(dāng)于不知不覺被人喂了70根大香蕉。
對了,一個人在一天之內(nèi)吃掉1千萬根香蕉的話會死于輻射(一根香蕉的輻射量為1微希沃特,致死輻射量是10希沃特/天),小朋友在家不要模仿哦。