放射性炭素年代測定
1939年、バークレー放射線研究所のマーティン・ケイメン(英語版) とサミュエル・ルーベン(英語版)は、有機物質に豊富に含まれる元素の同位体であって生物学・医学研究で利用・応用できるほど半減期が長いものを探す研究を開始した。二人は同研究所のサイクロトロン加速器によってCを生成し、その半減期が当時考えられていたよりはるかに長いことを見出した。続いてフィラデルフィアのフランクリン研究所(英語版)に所属していたサージ・A・コルフが高層大気中でNと熱中性子の反応によりCが生成すると予想した。それまでCは重水素とCの反応によって生成する可能性が高いと考えられていた。バークレーに籍を置いていたウィラード・リビーは第二次世界大戦中のどこかの時点でコルフの研究を知り、放射性炭素を用いて年代測定が行えるというアイディアを持った。
リビーは1945年にシカゴ大学へ移って放射性炭素年代測定の研究開発を始めた。1946年には生体物質に非放射性の炭素だけでなく放射性のCが含まれている可能性を指摘する論文を発表した。
日本の試料で初期に測定された例として、千葉市花見川区朝日ケ丘町にある東京大学検見川総合運動場の落合遺跡で発掘された丸木舟がある。植物学者でハスの権威者でもある大賀一郎は丸木舟と同時にハスの果托が出土したことを知り、1951年3月3日から地元の小・中学生や一般市民などのボランティアの協力を得てこの遺跡の発掘調査を行った。そして、3月30日に出土したハスの実は育ち翌年の1952年7月18日にピンク色の大輪の花を咲かせ大賀ハスと命名された。また大賀は年代を明確にするため、ハスの実の上方層で発掘された丸木舟のカヤの木の破片をシカゴ大学原子核研究所へ送り年代測定を依頼した。シカゴ大学のウィラード・リビーらによって放射性炭素年代測定が行われ、3075年 ±180年前のものとされた。
特筆すべきものとしては、1950年・1955年に調査された夏島貝塚の縄文時代早期の層から出土したカキ殻と木炭がある。1959年3月と6月に、ミシガン大学から杉原荘介に、炭素14年代法による年代値は、貝殻BP9450±400と木炭BP9240±500であったことが報告された。この結果、縄文時代早期は9500年前と初めて測定され縄文土器が世界最古の土器文化である可能性が指摘された。
北半球と南半球は実質的に互いに独立した大気循環系を持つので、両者の間の混合には顕著なタイムラグがある。大気のC/C比は南半球の方が小さく、放射性炭素年代にして北半球より見かけ上40年ほど古くなる。南半球の方が海洋の面積が大きく、そのぶん海洋と大気の間の炭素交換が盛んなためである。表層海水は海洋効果によってCが減少しているため、南半球では大気Cが北半球よりも早く失われる。この効果は大規模な湧昇が存在する南極で特に大きい。