测定年代的秘钥

放射性碳年代测量法

碳－14衰变成为氮－14，半衰期为5730年。大气中具有相对稳定比例的碳－14，而宇宙射线与高空中氮反应产生碳－14，补充了这种消耗。

★威拉得·法兰克·利比

20世纪40年代，芝加哥大学的教授威拉得·法兰克·利比发明了一种放射性碳年代测量法，这使得科学家们能够精确测量骨头和有机残骸的年代。这种方法的理论基础是当生物死后，体内碳－14（一种碳的同位素）便开始以一种可以测定的速度衰变。碳－14的半衰期是确定的，因此只要测量样品中所剩余的碳量，便可以得出样品所生活的年代。利比也因为这项发明获得了1960年的诺贝尔化学奖。

★碳－14测量法的缺陷

随着碳－14测量法的广泛使用，这种方法也暴露出了越来越多的缺陷。

有限的时间，该方法无法测算超过8个半衰期的样品，这也就意味着碳－14测量法的测量年代不能超过5万年。

误差，人们发现，利比公式中的一个常数存在3%的误差。然而科学家们并没有全部校正用放射性碳测量法测定的一千多个结果。

污染，碳－14的样品很容易被别处的碳污染，年代越久远的样品可能测算出更大的误差，甚至错误。

其他影响因素，大气中的碳－14含量变化会影响样品中碳－14的含量，重要的是，在漫长的时间里，这种变化很大。此外，动物生前的饮食结构也会影响这一结果。

碳－14年代测量法

碳－14原子核由6个质子和8个中子组成，是碳元素一种具放射性的同位素，这种同位素是由空气中的氮原子受到宇宙射线撞击所产生。半衰期约为5730±40年，衰变方式为β衰变，碳－14原子转变为氮-14原子。一般来说，大气中的碳－14保持着相对稳定的含量。

由于有机材料中含有碳－14，并且这种同位素的半衰期为5730年，因此，人们便可以通过测量化石中碳－14与氮-14的比例来推测出该化石存在的时期。这种方法可以用来确定考古学、地质学和水文地质学样本的大致年代，但最大测算时间不超过5万年，且在没有参照的情况下误差较大。