Dans les années 1950, W.F. Libby et al. (Université de Chicago) ont mis au point une méthode d'estimation de l'âge de la matière organique basée sur le taux de désintégration du carbone 14. La datation au carbone 14 peut être utilisée sur des objets allant de quelques centaines d'années à 50 000 ans.
Qu'est-ce que le carbone 14?
Le carbone 14 est produit dans l'atmosphère lorsque les neutrons du rayonnement cosmique réagissent avec atomes d'azote:
147N + 10n → 146C + 11H
Carbone libre, y compris le carbone-14 produit dans cette réaction, peut réagir pour former gaz carbonique, une composante de l'air. Dioxyde de carbone atmosphérique, CO2, a une concentration à l'état d'équilibre d'environ un atome de carbone 14 pour 1012 atomes de carbone-12. Les plantes vivantes et les animaux qui mangent des plantes (comme les humains) absorbent du dioxyde de carbone et en ont 14C /12Rapport C comme l'atmosphère.
Cependant, lorsqu'une plante ou un animal meurt, il arrête d'absorber du carbone sous forme de nourriture ou d'air. le
désintégration radioactive du carbone qui est déjà présent commence à changer le rapport de 14C /12C. En mesurant combien le ratio est abaissé, il est possible de faire une estimation du temps qui s'est écoulé depuis que la plante ou l'animal a vécu. La désintégration du carbone 14 est:146C → 147N + 0-1e (la demi-vie est de 5720 ans)
Exemple de problème
Un morceau de papier tiré des manuscrits de la mer Morte avait un 14C /12Ratio C de 0,795 fois celui trouvé dans les plantes vivant aujourd'hui. Estimez l'âge du parchemin.
Solution
le demi vie du carbone 14 est connu pour avoir 5720 ans. La désintégration radioactive est un processus de vitesse de premier ordre, ce qui signifie que la réaction se déroule selon l'équation suivante:
Journal10 X0/ X = kt / 2,30
où X0 est la quantité de matière radioactive au temps zéro, X est la quantité restante après le temps t et k est la constante de vitesse du premier ordre, qui est une caractéristique de l'isotope en décomposition. Taux de décroissance sont généralement exprimés en termes de demi-vie au lieu de la constante de taux du premier ordre, où
k = 0,693 / t1/2
donc pour ce problème:
k = 0,693 / 5720 ans = 1,21 x 10-4/year
log X0 / X = [(1,21 x 10-4/ an] x t] / 2,30
X = 0,795 X0, alors connectez X0 / X = log 1.000 / 0.795 = log 1.26 = 0.100
par conséquent, 0,100 = [(1,21 x 10-4/ an) x t] / 2,30
t = 1900 ans