1. 炭素 14 の形成:炭素 14 (¹⁴C) は、宇宙線と窒素原子の相互作用によって地球の大気中で自然に生成される炭素の放射性同位体です。
2. 炭素吸収:植物や動物を含む生物は、生きている間に環境から ¹⁴C などの炭素を吸収します。生物が死ぬと、大気との炭素交換が止まり、その遺体内の ¹4C の量が減少し始めます。
3. 放射性崩壊:¹⁴C はベータ崩壊により窒素 14 (¹⁴N) に崩壊し、半減期は 5,730 年と知られています。これは、5,730 年ごとに、サンプル中の ¹⁴C 原子の半分が ¹⁴N に崩壊することを意味します。
4. 年齢の計算:科学者は、有機サンプル中に残っている ¹4C の量を、大気中の既知の ¹4C レベルと比較して測定することで、その生物が死亡してどれくらいの時間が経過したかを計算できます。サンプルが古いほど、サンプルに含まれる ¹⁴C は少なくなります。
5. サンプルの準備:炭素 14 年代測定を使用して遺物の年代を決定するには、少量の有機物質のサンプルを遺物から慎重に抽出します。これは、木、革、布、またはアーティファクトに関連するその他の種類の有機材料である可能性があります。
6. 炭素 14 の測定:次に、サンプルを処理して炭素を抽出し、その中の 14C の濃度を測定します。これは、液体シンチレーションカウンティングや加速器質量分析などのさまざまな技術を使用して実行できます。
7. 校正:炭素 14 年代測定の結果は、地球の大気の自然変動による経時的な ¹4C レベルの変動を考慮して、既知の年代の標準物質に対して校正されます。検量線は、これらの変動を補正することにより、サンプルの真の年齢を決定するのに役立ちます。
8. 年代の判定:サンプル中の測定された ¹4C 濃度を校正された参照曲線と比較することにより、科学者は人工物の年代を判定できます。結果として得られる推定年齢は、生物が死んで大気との炭素交換を停止してからの経過時間を表します。
炭素 14 年代測定は、考古学、古生物学、地質学、および有機物質の年代測定を必要とするその他の分野において貴重なツールです。ただし、この方法には一定の制限があり、この方法の精度が低下するため、約 50,000 年より古い物質には適していません。それにもかかわらず、それは人類の歴史やさまざまな科学的調査の時系列的背景を理解するための基本的な技術であることに変わりはありません。