Qu'est-ce que la datation au radiocarbone? Datation au carbone 14

La méthode de datation au carbone fournit une estimation temporelle objective des matériaux synthétisés au carbone produits par la matière vivante. La durée de vie du matériau est estimée en mesurant la quantité de carbone 14 présente dans l'échantillon et en la comparant à une échelle de référence globale. L'influence de la technologie de datation au carbone sur l'homme moderne en a fait l'une des meilleures découvertes du XXe siècle. Aucune méthode n'a révolutionné la compréhension humaine. Non seulement pour son présent, mais pour des événements survenus il y a des milliers d'années. La paléontologie et certaines autres sciences humaines utilisent la datation au radiocarbone pour prouver ou réfuter les théories. Le carbone 14 a été utilisé au fil des ans en géologie, hydrologie (hydrologie), géophysique, climatologie, océanographie et paléontologie, jusqu'à la biomédecine.

Principes de base de la datation au carbone:

Le radiocarbone ou carbone 14 est un isotope radioactif du carbone, qui est instable et faiblement réactif. Les isotopes stables du carbone sont le carbone 12 et le carbone 13. Le carbone 14 est formé en continu dans la haute atmosphère sous l'effet des rayons cosmiques sur les atomes d'azote 14. Le carbone 14 s'oxyde rapidement dans l'atmosphère pour former du dioxyde de carbone et entre dans le cycle du carbone terrestre.

Les plantes et les animaux digèrent le carbone-14 à partir du dioxyde de carbone au cours de leur cycle de vie, et lorsque les plantes et les animaux meurent, l'échange de carbone avec l'environnement extérieur s'arrête et la quantité de carbone-14 à l'intérieur commence à diminuer à un taux déterminé par la loi de la décomposition radioactive.

La datation au radiocarbone est une méthode conçue pour mesurer la radioactivité résiduelle. L'âge de la cellule après sa mort est connu à partir de la quantité de carbone 14 restant dans l'échantillon. Il est à noter que les résultats de datation au radiocarbone indiquent le moment où le matériau était vivant et non le moment où le matériau a été utilisé.

Mesure radiocarbone:

Trois techniques initiales sont utilisées pour mesurer la teneur en carbone-14 dans un échantillon: le comptage de gaz proportionnel, le flashmètre à fluide et le spectromètre de masse à accéléromètre.

La technique de comptage proportionnel au gaz - une technique de datation radiométrique conventionnelle - mesure le nombre de particules bêta émises par l'échantillon donné; Les particules bêta sont produites à partir de la désintégration du radiocarbone. Dans cette méthode, l'échantillon de carbone est converti en dioxyde de carbone avant la mesure par comptage proportionnel au gaz.

La datation au radiocarbone par scintillation fluide était populaire dans les années 1960. Dans cette méthode, l'échantillon est liquide et la lampe de poche est ajoutée par la suite. Le scintillateur produit un flash de lumière lorsqu'il interagit avec une particule bêta. Le flacon de mesure passe entre deux photomultiplicateurs - le photomultiplicateur est un instrument de mesure contenant une cellule photoélectrique utilisée pour capturer et amplifier tout signal optique - et ce n'est que lorsque le duplicata capture l'impulsion optique que le compteur enregistre le résultat.

La spectrométrie de masse accélérée est une méthode moderne de datation au carbone et la méthode la plus efficace pour mesurer la teneur en radiocarbone d'un échantillon. De cette manière, la quantité de radiocarbone est mesurée directement par rapport au carbone-12 et au carbone-13 actuels. La méthode ne fait pas attention aux particules bêta, mais mesure plutôt le nombre d'atomes de carbone dans l'échantillon et le rapport isotopique.

Matériaux graphiques Carbon 14:

Tous les matériaux ne peuvent pas être datés avec du carbone, mais la plupart, sinon la totalité, des matières organiques peuvent être datées avec du radiocarbone. Certains matériaux inorganiques tels que l'aragonite peuvent être datés tant que le minéral assure que l'absorption du carbone 14 est en équilibre avec l'atmosphère.

Les échantillons - qui ont été assouplis avec la datation au radiocarbone depuis que la technologie a commencé à être utilisée - comprennent du charbon de bois, du bois, des brindilles, des graines, des os, des coquillages, du cuir, de la tourbe (plante calcinée), de la boue de lac, du sol, des cheveux, de la poterie, du pollen, des peintures murales, des récifs de corail, des résidus de sang, des tissus, du papier ou du parchemin, des résines, de l'eau, etc. Ces matériaux sont traités physiquement et chimiquement pour éliminer les contaminants potentiels avant d'analyser leur contenu en radiocarbone.

Critères de datation au carbone:

L'âge du radiocarbone dans un échantillon dont l'âge est inconnu peut être déterminé en mesurant la teneur en carbone 14 et en la comparant aux résultats de l'activité du carbone 14 dans des échantillons récents. Le principal standard utilisé par Carbon Dating Laboratories était 1 acide oxalique obtenu auprès du National Institute of Standards and Technology du Maryland. L'acide oxalique provient d'une culture de betteraves sucrières en 1955.

Environ 95% de l'activité radiocarbone dans l'acide oxalique est égale à l'activité radiocarbone mesurée dans l'étalon radiocarbone absolu; C'est un bois découvert en 1890 qui n'a pas été affecté par les effets des énergies fossiles.

Lorsque le stock d'acide oxalique 1 a été presque entièrement consommé, une nouvelle norme a été établie en utilisant la récolte de 1977 de mélasse de betterave française. Le nouveau standard, l'acide 2-oxalique, a montré une petite différence avec 1 acide oxalique en termes de teneur en radiocarbone. D'autres normes de radiocarbone ont été élaborées au fil des ans.

L'activité radiocarbone de fond est déterminée en supprimant sa participation des résultats obtenus lors de l'analyse des échantillons. L'activité radiocarbone est mesurée et les résultats obtenus sont déduits des résultats de l'historique carbone de l'échantillon. Les échantillons de fond sont généralement analysés en les comparant à la durée de vie infinie du charbon, de la lingite (lignite) et du calcaire.

Mesures de datation au carbone 14:

La datation au radiocarbone est appelée durée de vie au radiocarbone conventionnelle (CRA). Les accords sur la durée de vie du radiocarbone comprennent les éléments suivants:

1- Utilisation de la demi-vie libyenne (méthode de mesure de la désintégration du radiocarbone).

2- Utilisation d'acide oxalique 1 ou oxalique 2 ou de tout autre étalon secondaire approprié comme étalon moderne pour le radiocarbone.

3- Corriger le fractionnement des isotopes simples en une valeur naturelle et de référence équivalente à -25,0 par millilitre attribuée au rapport (carbone 12 divisé par carbone 13) dans les paramètres carbone; Il s'agit de la formation du Crétacé Pliment dans la région de Bidy en Caroline du Sud.

4- Le début de l'histoire est l'année 1950.

5- En supposant que le taux de radiocarbone est constant.

Les erreurs types - marge d'erreur (- ou +) - sont enregistrées dans les résultats de datation au radiocarbone, et ces valeurs sont calculées par des moyens statistiques.

Pionnier de la datation au radiocarbone:

Le physicien chimiste Willard Libby a dirigé une équipe de scientifiques dans la période qui a suivi la Seconde Guerre mondiale pour développer une méthode de mesure de l'activité du radiocarbone. Libby est considéré comme le premier scientifique à suggérer que les isotopes de carbone instables appelés radiocarbone ou carbone 14 se trouvent dans la matière vivante.

Libby et son équipe de scientifiques ont pu publier un article qui résume la première détection de radiocarbone dans un échantillon d'une cellule organique. Libby a été le premier à mesurer l'activité du radiocarbone et a fixé sa demi-vie à 5 568 ans avec une marge d'erreur de 30 ans. Libby a reçu le prix Nobel de chimie en 1960 en reconnaissance de ses efforts pour développer la datation au radiocarbone.

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