放射性碳年代測定

放射性碳年代測定約為距今7000年—8500年之間科學家早已發現，宇宙中不斷有宇宙線向地球輻射。美國科學家利比認識到，宇宙線的輻射，會使大氣層中的部分碳原子變為放射性碳。由於植物不斷從空氣中吸收二氧化碳，動物又以植物為食物。因此，他認為，所有的生物都應含有放射性碳。這種構想為他在1947年做的實驗所證實。

基本介紹

• 中文名：放射性碳年代測定
• 原理髮現者：美國科學家利比
• 測定年限：距今7000年—8500年之間
• 證實時間：1947年
• 放射原理：宇宙線的輻射

簡介

生物死後，攝入放射性碳的過程自然就停止了，其體內原有的放射性碳則會穩定衰變，其輻射強度每5760年降低一半。利比認識到，根據這一規律，就可測定古代生物體或其他有機物的年代。有了這種辦法，考古學家不必再單純依賴於文字記載和地層證據來判定年代，考古學因而取得了極大的進展。

自然界中碳元素有三種同位素，即穩定同位素12C、13C和放射性同位素14C，14C的半衰期為5730年，14C的套用主要有兩個方面：一是在考古學中測定生物死亡年代，即放射性測年法；二是以14C標記化合物為示蹤劑，探索化學和生命科學中的微觀運動。

14C測年法

自然界中的14C是宇宙射線與大氣中的氮通過核反應產生的。碳-14不僅存在於大氣中，隨著生物體的吸收代謝，經過食物鏈進入活的動物或人體等一切生物體中。由於碳-14一面在生成，一面又以一定的速率在衰變，致使碳-14在自然界中（包括一切生物體內）的含量與穩定同位素碳-12的含量的相對比值基本保持不變。

當生物體死亡後，新陳代謝停止，由於碳-14的不斷衰變減少，因此體內碳-14和碳-12含量的相對比值相應不斷減少。通過對生物體出土化石中碳-14和碳-12含量的測定，就可以準確算出生物體死亡（即生存）的年代。例如某一生物體出土化石，經測定含碳量為M克（或碳-12的質量），按自然界碳的各種同位素含量的相對比值可計算出，生物體活著時，體內碳-14的質量應為m克。但實際測得體內碳-14的質量內只有m克的八分之一，根據半衰期可知生物死亡已有了3個5730年了，即已死亡了一萬七千二百九十年了。美國放射化學家W．F．利比因發明了放射性測年代的方法，為考古學做出了傑出貢獻而榮獲1960年諾貝爾化學獎。

由於碳-14含量極低，而且半衰期很長，所以用碳-14隻能準確測出5～6萬年以內的出土文物，對於年代更久遠的出土文物，如生活在五十萬年以前的周口店北京猿人，利用碳-14測年法是無法測定出來的。