维基百科:协作计划/放射性碳定年法

放射性碳定年法（也叫14
C定年法）是一种利用碳的同位素14
C的放射性来对含有有机物质的物品进行年代测定的方法。

威拉得·利比于1940年代在美国芝加哥大学发明了放射性碳定年法，并因此在1960年获得诺贝尔化学奖。这种方法基于大气中的氮与宇宙线反应不断在大气中产生放射性碳（14
C），这些14
C与大气中的氧结合形成具有放射性的二氧化碳，又通过植物的光合作用进入生物圈，然后再被动物进食摄入体内，故此所有的生物终其一生都不断地与大自然交换着14
C，直至死亡。这个交换在死后会停止，14
C的含量就会透过放射衰变逐步减少。通过测量死去动植物样本的14
C含量，例如一块木头或者一段骨头，就可以推算出动植物死亡的时间。样本越古老，可检测到的14
C含量就越少。因为14
C的半衰期（一个样本的一半衰变的时间周期）大约是5730年，所以这种方法可以可靠地测量的最古老的样本大约是五万年左右，不过特殊的制备方法有时可以准确分析更古老的样本。

1960年代以来，科学家一直在研究过去的五万年里大气中的14
C比例，研究结果的数据形成了一条校准曲线，可以通过样本中放射性碳的测量值来估计样本的绝对年代。不过，不同类型的生物中14
C的含量不同（即同位素分馏），加之环境因素亦会影响生物圈中14
C的含量（即碳库效应），因此计算时必须要进行额外的校准。化石燃料（如煤和石油）的燃烧和50、60年代在近地的核试验使事情变得更复杂。因为生物体变成化石燃料所需要的时间远远比其14
C含量降低到可检测值以下所需的时间要长，因此化石燃料几乎没有14
C，结果就是自19世纪末期开始，大气中的14
C比例大幅下降。反过来，核试验大大提高了大气中14
C的含量，在1960年代中期达到了最大值，是核试验之前含量的两倍。

放射性碳的测量最早使用β粒子计数器，计算样本中14
C原子衰变时放射出的β粒子。而现在人们一般使用加速器质谱法，这个方法能统计样本中全部的14
C原子数量，而不是只统计少量在测量时发生衰变的14
C，所以这种方法可以应用在更小的样本上（如植物种子），结果出的也更快。放射性碳定年法的发展对考古学有着深远的影响——相较之前的方法，除了可以更准确地给考古遗址断代，还可以比较距离很远的地方的两个事件的发生时间。考古学史上常称之为“放射性碳革命”。地质学上，放射性碳定年法可以确定史前时代大事件的年份（如末次冰期的结束时间）。