放射性碳定年法 

放射性碳定年法[1],亦作放射性碳测年[2]14
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测年方法
[2]放射性14
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定年法
[3]等,是一种利用碳的同位素14
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的放射性来对含有有機物質的物品进行年代测定英语Chronological dating的方法。

威拉得·利比于1940年代在美国芝加哥大学发现了放射性碳定年法,并因此在1960年获得诺贝尔化学奖。这种方法基于大气中的宇宙線反应不断在大气中产生放射性碳(14
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),这些14
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与大气中的结合形成具有放射性的二氧化碳,又通过植物光合作用进入生物圈,然后再被动物进食摄入体内,故此所有的生物终其一生都不断地与大自然交换着14
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,直至死亡。这个交换在死后会停止,14
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的含量就会透过放射衰变逐步减少。通过测量死去动植物样本的14
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含量,例如一块木头或者一段骨头,就可以推算出动植物死亡的时间。样本越古老,可检测到的14
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含量就越少。因为14
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半衰期(一个样本的一半衰变的时间周期)大约是5730年,所以这种方法可以可靠地测量所得到的最古老的样本大约是五万年左右,不过特殊的制备方法有时可以准确分析更古老的样本。

1960年代以来,科学家一直在研究过去的五万年里大气中的14
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比例,研究结果的数据形成了一条校准曲线,可以通过样本中放射性碳的测量值来估计样本的绝对年代。不过,不同类型的生物中14
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的含量不同(即同位素分馏),加之环境因素亦会影响生物圈14
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的含量(即碳库效应),因此计算时必须要进行额外的校准。化石燃料(如煤和石油)的燃烧和50、60年代在近地的核试验使事情变得更复杂。因为生物体变成化石燃料所需要的时间远远比其14
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含量降低到可检测值以下所需的时间要长,因此化石燃料几乎没有14
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,结果就是自19世纪末期开始,大气中的14
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比例大幅下降。反过来,核试验大大提高了大气中14
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的含量,在1960年代中期达到了最大值,是核试验之前含量的两倍。

放射性碳的测量最早使用β粒子计数器,计算样本中14
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原子衰变时放射出的β粒子。而现在人们一般使用加速器质谱法,这个方法能统计样本中全部的14
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原子数量,而不是只统计少量在测量时发生衰变的14
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,所以这种方法可以应用在更小的样本上(如植物种子),结果出的也更快。放射性碳定年法的发展对考古学有着深远的影响——相较之前的方法,除了可以更准确地给考古遗址断代,还可以比较距离很远的地方的两个事件的发生时间。考古学史上常称之为“放射性碳革命”。地质学上,放射性碳定年法可以确定史前时代大事件的年份(如末次冰期的结束时间)。

  1. ^ 李浩. 新大陆发现之前中国与美洲交流的可行性分析. 中国海洋大学学报(社会科学版). 2018, (3): 74–79 [2020-12-01]. (原始内容存档于2021-03-08) (中文(中国大陆)). 
  2. ^ 2.0 2.1 卢雪峰; 周卫建. 放射性碳测年国际比对活动的初步结果. 地球化学. 2003, (1): 43–47 [2020-12-01]. (原始内容存档于2021-03-08) (中文(中国大陆)). 
  3. ^ 田婷婷; 吴中海; 张克旗; 张绪教. 第四纪主要定年方法及其在新构造与活动构造研究中的应用综述. 地质力学学报. 2013-09-25, 19 (3): 242–266 [2020-12-01]. (原始内容存档于2021-03-08) (中文(中国大陆)). 



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