維基百科:協作計劃/放射性碳定年法

放射性碳定年法（也叫14
C定年法）是一種利用碳的同位素14
C的放射性來對含有有機物質的物品進行年代測定的方法。

威拉得·利比於1940年代在美國芝加哥大學發明了放射性碳定年法，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（14
C），這些14
C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著14
C，直至死亡。這個交換在死後會停止，14
C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14
C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14
C含量就越少。因為14
C的半衰期（一個樣本的一半衰變的時間周期）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裡大氣中的14
C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14
C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14
C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複雜。因為生物體變成化石燃料所需要的時間遠遠比其14
C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14
C，結果就是自19世紀末期開始，大氣中的14
C比例大幅下降。反過來，核試驗大大提高了大氣中14
C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14
C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14
C原子數量，而不是只統計少量在測量時發生衰變的14
C，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著深遠的影響——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。考古學史上常稱之為「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）。