Datarea cu Carbon 14

Datarea cu carbon 14 este o datare radiometrică care foloseşte în mod natural radioizotopi de carbon-14 pentru a estima vârsta carbonului existent în componenţa unor materiale Metoda este considerată de unii exactă până la aproximativ 58000–62000 ani vechime. Cea mai întălnită utilizare a datării cu carbon este în arheologie. Atunci când plantele îşi procură dioxidul de carbon din aer îl transformă cu ajutorul fotosintezi în compuşi organici, ele au şi o cantitate aproximativ egală de izotop Carbon14 cu cea din atmosferă. După moartea plantelor sau consumul lor de către om sau animale, cantitatea de izotop scade exponenţial cu dezintegrarea beta a carbonului. Tehnica datării cu carbon a fost realizată de către Willard Libby şi colaboratorii săi din cadrul Universităţii din Chicago în anul 1949.Pentru această descoperire, Libby a luat Premiul Nobel în chimie în anul 1960. Succesul i s-a datorat datării cu carbon radioactiv a unei bucăţi de lemn dintr-o barjă egipteană, a cărei vîrsta era cunoscută doar de către documentele istorice .

Carbon-14 este produs în straturile superioare din troposferă și stratosferă prin absorbția neutronului termic de către atomii de nitrogen, atunci când razele cosmice pătrund în atmosferă, acestea trec prin diferite transformări, inclusiv producția de neutroni. Care participă la următoarea reacție: 1n + 14N → 14C + 1H . Cea mai mare rată de producție de carbon-14 are loc la altitudini de la 9 la 15 km și la latitudini cu geomagnetism crescut, însă carbonul-14 se amestecă ușor și devine egal distribuit prin atmosferă și reacționează cu oxigenul formând radioactiv dioxidul de carbon. CO2 se dizolvă în apă și astfel pătrunde în oceane. Carbonul-14 poate fi produs în gheață de neutroni rapizi, cauzând reacții de spalație în oxigen. Carbonul-14 devine apoi radioactiv prin beta descompunere. Prin emiterea de un electron și un anti-neutron, carbonul-14 (timp de înjumătățire de 5730 ani) trece în izotop stabil (non-radioactiv) numit nitrogen-14. Inventarul de carbon-14 în biosfera Pământului este aproximativ de 300 milioane Curie, din care o mare parte se află în oceane .

Calcularea vârstelor cu ajutorul carbonului radioactiv, numărul de dezintegrări în timp este proporţională cu numărul actual de atomi radioactivi, acest lucru este exprimat prin următoarea ecuaţie diferenţială, în cazul în care N este numărul de atomi radioactivi şi λ este un număr pozitiv, se poate relata cu ajutorul următoarei ecuaţii .

Pentru datarea cu radiocarbon a unui organism viu, raportul iniţial de 14 atomi de carbon din suma celelalţi atomi de carbon de la punctul dispariţie a organismului si până punctul în care începe decăderea acestuia.