放射性碳定年法

放射性碳定年法 ， 亦作放射性碳測年 、 測年方法 、 放射性定年法等 ， 是一種利用碳的同位素的放射性來對含有有機物質的物品進行的方法 。 威拉得 · 利比於1940年代在美國芝加哥大學發現了放射性碳定年法 ， 並因此在1960年獲得諾貝爾化學獎 。 這種方法基於大氣中的氮與宇宙線反應不斷在大氣中產生放射性碳  ， 這些與大氣中的氧結合形成具有放射性的二氧化碳 ， 又通過植物的光合作用進入生物圈 ， 然後再被動物進食攝入體內 ， 故此所有的生物終其一生都不斷地與大自然交換着 ， 直至死亡 。 這個交換在死後會停止 ， 的含量就會透過放射衰變逐步減少 。 通過測量死去動植物樣本的含量 ， 例如一塊木頭或者一段骨頭 ， 就可以推算出動植物死亡的時間 。 樣本越古老 ， 可檢測到的含量就越少 。 因爲的半衰期 （ 一個樣本的一半衰變的時間週期 ） 大約是5730年 ， 所以這種方法可以可靠地測量的最古老的樣本大約是五萬年左右 ， 不過特殊的製備方法有時可以準確分析更古老的樣本 。 1960年代以來 ， 科學家一直在研究過去的五萬年裏大氣中的比例 ， 研究結果的數據形成了一條校準曲線 ， 可以通過樣本中放射性碳的測量值來估計樣本的絕對年代 。 不過 ， 不同類型的生物中的含量不同 （ 即同位素分餾 ） ， 加之環境因素亦會影響生物圈中的含量 （ 即碳庫效應 ） ， 因此計算時必須要進行額外的校準 。 化石燃料 （ 如煤和石油 ） 的燃燒和50 、 60年代在近地的核試驗使事情變得更復雜 。 因爲生物體變成化石燃料所需要的時間遠遠比其含量降低到可檢測值以下所需的時間要長 ， 因此化石燃料幾乎沒有 ， 結果就是自19世紀末期開始 ， 大氣中的比例大幅下降 。 反過來 ， 核試驗大大提高了大氣中的含量 ， 在1960年代中期達到了最大值 ， 是核試驗之前含量的兩倍 。 放射性碳的測量最早使用β粒子計數器 ， 計算樣本中原子衰變時放射出的β粒子 。 而現在人們一般使用加速器質譜法 ， 這個方法能統計樣本中全部的原子數量 ， 而不是隻統計少量在測量時發生衰變的 ， 所以這種方法可以應用在更小的樣本上 （ 如植物種子 ） ， 結果出的也更快 。 放射性碳定年法的發展對考古學有着深遠的影響 — — 相較之前的方法 ， 除了可以更準確地給考古遺址斷代 ， 還可以比較距離很遠的地方的兩個事件的發生時間 。 考古學史上常稱之爲 “ 放射性碳革命 ” 。 地質學上 ， 放射性碳定年法可以確定史前時代大事件的年份 （ 如末次冰期的結束時間 ） 。