
【化】 radiocarbon chronology
emanate from; emit; radiate; ray; shed
【化】 emit; radiate; radiation
【醫】 actino-; radiate; radiation; radio-
carbon
【化】 carbon
【醫】 C; carbon; carboneum
a decade; age; time; years
【經】 age
imitate; knowledge; learn; mimic; school; study; subject of study
放射性碳年代學(Radiocarbon Dating),又稱碳-14測年法,是一種利用放射性同位素碳-14(¹⁴C)的衰變規律來測定含碳有機物年代的科學方法。以下是其詳細解釋:
核心原理
自然界中的碳元素包含穩定同位素碳-12(¹²C)和微量放射性同位素碳-14(¹⁴C)。生物體通過新陳代謝(如光合作用、食物鍊)持續吸收大氣中的¹⁴C,使其體内¹⁴C與¹²C的比例與大氣環境保持動态平衡。當生物死亡後,新陳代謝停止,¹⁴C因放射性衰變逐漸減少,其半衰期約為5730年。通過測量樣本中殘留¹⁴C的豐度,可推算生物死亡至今的時間。
應用範圍
主要適用于5萬年内的有機樣本,如:
例如,牛津大學放射性碳加速器實驗室(ORAU)通過該方法測定死海古卷的年代為公元前2世紀至公元1世紀。
技術局限性與校正
因大氣¹⁴C濃度受太陽活動、地磁變化等影響,原始測年結果需通過樹輪年表(如IntCal校正曲線)進行校準。美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的古氣候研究指出,火山噴發或工業革命導緻的"碳庫效應"可能影響精度。
跨學科意義
該方法由化學家威拉得·利比(Willard Libby)于1949年提出,并于1960年獲諾貝爾化學獎。其革新了考古學、地質學及第四紀研究的年代框架,例如推翻"克洛維斯優先"假說,證明美洲人類活動可追溯至1.5萬年前(參考《Science》期刊相關研究)。
公式補充(衰變原理)
樣本年代計算公式為:
$$ t = frac{T_{1/2}}{ln 2} ln left( frac{A_0}{A} right) $$
其中:
權威參考來源
放射性碳年代學(Radiocarbon Dating)是一種通過測量碳-14同位素(¹⁴C)衰變程度來确定含碳有機物年代的科學方法。以下是其核心要點:
$$ N(t) = N_0 cdot e^{-lambda t} $$ 其中,$N(t)$為當前¹⁴C含量,$N_0$為初始含量,$lambda$為衰變常數,$t$為時間。
該方法廣泛應用于考古學、地質學和古氣候研究,但需結合其他測年技術(如鈾系測年)以覆蓋更廣時間範圍。
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