每日科技名词|碳定年法

碳定年法

carbon dating ，radiocarbon dating

定义：利用半衰期为5600年的放射性同位素碳-14来确定物质年限的方法。

又称：放射性碳定年法；碳-14定年法

学科：大气科学_大气化学

相关名词：放射性同位素 稳定同位素 半衰期

来源：全国科学技术名词审定委员会

【延伸阅读】

碳定年法利用自然存在的放射性同位素碳-14来判断物质的年限，对考古学具有重要的意义。美国物理化学家威拉德·弗兰克·利比（Willard Frank Libby）发明了这种方法，并因此获得1960年诺贝尔化学奖。

自然界的碳有多种同位素，其中碳-14是含量非常少的放射性同位素。它是宇宙射线中的中子与空气中的氮-14原子进行反应的产物，并且接着与氧发生反应而变成空气中的二氧化碳。碳定年法的核心原理是：植物通过光合作用将二氧化碳纳入，变成植物体的一部分，食草动物吃掉植物，食肉动物又吃掉食草动物，动植物的代谢又向自然界排出各种含碳化合物。只要生物存活在世界上，它与自然界进行的碳-14交流就不会停止。这个平衡是动态的，有机体的各部分（如肉、奶等）中，碳的放射性同位素（碳-14）和稳定同位素（碳-12）的比例大致恒定。生物体死后，碳-14的对外交流也就终止，埋入大地的尸骸中碳-14的含量会随着时间的延续逐渐减少而自发衰变为氮-14。半个碳-14的样本要衰变成氮大约要经过5600年，其余的一半衰变又要经过5600年，再剩下的一半又经过5600年，以此类推。半个样本衰变的时间即半衰期。通过测定物质中碳-14与碳-12的比例变化，就可以确定物质的年限了。

碳定年法也有局限性。一个局限是经过大约10个半衰期后，就无法测量所剩的碳-14的数量，因此对6万年前死去的物质年代就无法判断。另一个局限是这种技术只能用于有机材料，无法直接用于测定岩石。此外，由于宇宙射线的频率会发生变化，大气中生成碳-14的速率及含量也有变化，所以测定的年限与物质真实的年限存在一定的差距。