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涨姿势:真葡萄酒都有辐射,勾兑的假酒反而没有

发布于2019-08-14674

本文转载自公众号“把科学带回家”(ID:steamforkids)

真酒,也就是用谷物、葡萄或者其他水果酿造的酒,都具有一定微弱的放射性,而用合成酒精勾兑的假酒却没有。利用真假酒的辐射性差异,就可以鉴定酒的真假了。另外,二战后的一段时期里生产的酒还能辐射伽马射线。

当然,所有活着的生物因为相同的原理都具有轻微放射性。不必因此害怕真酒。


作者:七君


你知道吗?每750毫升真酒每分钟会发生400次放射性衰变。

这是加州大学伯克利分校的物理学教授 Richard Muller 的计算。他说,用谷物、葡萄或者其他水果酿造的酒都具有这种(微量的)放射性。


但是勾兑的假酒却没有这种辐射性,因为勾兑的假酒是用石油产品制造出来的酒精做的(酒精是乙醇)。一些黑心假酒商甚至会用石油产品制造的甲醇充当乙醇。


虽然这些假酒所含的酒精和真酒中的酒精的分子式没有任何差别,但是它们所含的碳元素略有不同,而这就是它们放射性差异的来源。


只要活着你就有放射性


是这样的,真酒的酒精来自最近采收的植物。植物从大气中吸收二氧化碳,而大气因为经常接受宇宙射线的照射,因此有时大气中的氮原子会变成碳14



在大气中,每万亿个碳原子里有1个是碳14。虽然听起来碳14挺罕见的,但是只要动植物还活着,它们的身体就会吸收和累积来自大气的碳14。植物靠光合作用获得大气里的碳14,动物靠吃植物或其他动物获得碳14。但是它们死亡以后,碳(包括碳14)当然不会增加了。


碳14是一种放射性同位素,它们会随时间逐渐消失。它们消失的时候,实际上发生了贝塔衰变,变成氮、电子和反中微子。所以死了不久的生物,以及活着的生物,都具有一定的放射性。

碳14的贝塔衰变过程释放出氮、电子和反中微子。


这就是真酒带有放射性的本质原因了。


根据死亡生物的放射性,就可以计算它们的碳14含量,进而推断它们生活的年代。考古学常用的放射性碳定年法,或者说碳14定年法,用的就是这个原理。对于食品来说,用基于碳14的 ASTM D6866 测试也可以鉴定其中来自生物的成分的含量。

检测酒里的酒精来自石油,还是来自植物的测试叫做 ASTM D6866。ASTM D6866是ASTM 国际标准组织(前身为美国材料试验协会)制定的标准测试方法,它的原理就是利用碳14的放射性来鉴定样本中生物基的含量。


但是,死了太久的生物,它们体内的碳14就差不多都衰变完了,就不再具有放射性。这是因为,碳14的半衰期只有5730年,也就是说,每过5730年,就有一半的碳14消失。

就拿石油来说,石油的本体是百万年前的古生物,它们体内的碳当然也来自大气,它们活着的时候原本也含有碳14。

但是在几百万年后,留在石油里的碳14还剩多少了呢?按照碳14的半衰期,一万年后,只剩25%,两万年后,只剩6%,四万年后就只剩0.002%了,更何况百万年之后呢。

可想而知,石油里的碳14少到几乎无法检测。也是因为这个原因,碳14定年法能测定的动植物生存时期一般也是在5万年以内。

工业酒精通常是用乙烯通过水化法制造的,而乙烯来自石油,所以,用工业酒精勾兑的假酒没有放射性。


特殊年代的酒带有特殊的辐射


当然,有一些假酒,指的并不是用工业酒精勾兑的酒,而是冒充陈酿的新酒。而冒充陈酿的假酒却有个特征:能辐射伽马射线。


法国波尔多大学的物理学家 Philippe Hubert 就是鉴定假冒年份的红酒的专家。



这不是说 Hubert 是品酒专家,他鉴酒的方式和他的专业息息相关:“我们鉴酒靠的是酒的放射性。很多人把酒拿过来,让我们来鉴定它是不是真的。”


Hubert 首先把红酒放到检测仪里,盖上能阻挡射线的铅制挡板,接着开始记录红酒发出的伽马射线。


伽马射线可以穿透玻璃酒瓶,因此不需要开瓶就能验。根据红酒辐射出的伽马射线,就可以鉴定红酒装瓶的时间了。

按照生产年份,波尔多红酒的铯137的放射性(毫贝克勒尔/升)曲线。该曲线被用于鉴定红酒的真假。
@CENBG


伽马射线为什么能鉴定酒的时间?


这是因为,如果红酒(或任何酿造酒)能辐射出伽马射线,这就说明里面含有铯137这种放射性同位素,因为铯137能衰变为钡137m,而钡137m衰变时会释放出伽马射线。杀肿瘤的那种伽玛刀,用的就是伽马射线。

铯137是一种主要由核裂变产生的放射性的物质,是铀235裂变产生的。在人类研发出核弹之前,地球上并没有铯137这个元素,而现在地球上的环境里的微量铯137几乎都是20世纪40-60年代间的核试验或核事故产生的。


二战时的原子弹,美国和苏联的冷战,1986年的切尔诺贝利核事故都会向大气释放铯137。随着核沉降物的沉淀,铯137遍布全球。


铯137飘落在葡萄上和种植葡萄的土地上,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释放出伽马射线。


当然,不仅红酒会有伽马辐射,我们的衣服、食物、身体都因为核沉降物而含有微量的铯137。


换句话说,因为铯137这个来自20世纪后半页的人造物70年以内的陈酿都有可能辐射伽马射线,而40年代前装瓶的红酒里不可能出现铯137这种放射性物质。因此,80年以上的古董级拉菲什么的不可能含有铯137,自然也不会辐射出伽马射线了。


看到这里很多爱喝酒的人可能要吓尿了。怎么红酒还会往外射伽马射线,喝了这么多酒,难道一直在接受伽马射线辐射吗?


别怕,实际上40年代以后生产的酒的辐射性很弱,这是因为铯137的半衰期是30年,也就是每过30年,一瓶酒里的铯137就减少一半。因此90年代生产的酒,现在的铯137含量接近0,大约每瓶红酒的辐射只有0.01-1贝克勒尔(Bq),很难检测出了。


假冒年代的酒的辐射性如此之弱,弱到为了防止环境中的伽马射线影响检测,Hubert 的酒鉴定的实验室被设置在地下1千米的地方。而且屏蔽酒样本的铅也是古罗马时代,公元元年不久后熔制的铅,这样里面的放射性干扰物也少。


法国波尔多原子能研究中心(CENBG)的科学家正在鉴定红酒的年份。
@Regis Duvignau/Reuters /Landov


光有这样的检测条件还不够。像这样高端的酒年代鉴定技术出现在90年代,因为检测铯137的技术主要是依靠那时刚刚被发明的锗半导体检测仪。没有这种敏感的检测设备,40年代后的真酒里的微量铯137是没法检测的。


总之看完今天的故事我们明白,活着的生物就具有放射性。


如果害怕碳14的辐射,最好晚上不要找人一起睡,因为和一个活人一起睡一年,获得的辐射量为10微希沃特,相当于吃了10根香蕉(香蕉含有天然放射性元素钾40)。


在8人宿舍里,每天大家紧紧抱成一团一起睡大通铺的同学一年后受到的辐射量相当于不知不觉被人喂了70根大香蕉。


对了,一个人在一天之内吃掉1千万根香蕉的话会死于辐射(一根香蕉的辐射量为1微希沃特,致死辐射量是10希沃特/天),小朋友在家不要模仿哦。