放射性碳定年法

放射性碳定年法通过测量有机材料中残留的碳-14来估算其年代。碳-14是一种放射性同位素，在生物体死亡后以已知速率衰变。

Definition

一种年代测定方法，通过测量放射性同位素碳-14相对于稳定碳的衰变，确定碳质材料的年代，最长可达约50,000年。

Scope

本主题涵盖碳-14的产生和衰变原理、该方法的假设和局限性、样品选择和污染、通过常规和加速器质谱法（AMS）进行的测量，以及使用国际公认的校准曲线和贝叶斯模型将放射性碳年龄校准为日历年。

Core questions

• 碳-14是如何形成、进入生物体并在死亡后衰变的？
• 哪些材料可以进行测年，污染如何影响结果？
• AMS与常规计数法有何不同？
• 放射性碳年龄如何校准并建模为日历日期？

Key theories

碳-14衰变时钟

利比的见解是，生物体与大气中的碳-14达到平衡，一旦死亡，碳-14会以固定的半衰期通过放射性衰变而流失，从而为有机遗骸提供了一个时钟。

校准和贝叶斯年代建模

将测得的放射性碳年龄与校准曲线和先验地层信息相结合，使用贝叶斯统计学来产生更精确的日历日期估计。

History

威拉德·利比（Willard Libby）于1940年代后期开发了放射性碳定年法，并因此获得了1960年诺贝尔化学奖。该方法通过发现放射性碳年与日历年存在差异而得到完善，从而推动了树轮校准；随后，加速器质谱法（AMS）的出现再次改变了该方法，使其能够对毫克级样品进行测年，并促进了贝叶斯年代建模的普及。

Debates

水库效应和样品可靠性

海洋、淡水和其他水库效应，以及污染和“老木材”问题，使放射性碳结果复杂化，并引发了关于哪些材料和预处理能提供可靠年代的争论。

Key figures

• Willard Libby
• R. E. Taylor
• Christopher Bronk Ramsey

Seminal works

• libby1955
• taylorbar2014
• bronkramsey2009

Frequently asked questions

放射性碳定年法可以用于哪些材料？

它适用于曾经含有活碳的材料，如木炭、木材、骨骼、贝壳和植物残骸，通常可追溯到大约50,000年前。

为什么放射性碳日期会给出一个正负范围？

测量存在统计不确定性，校准会增加进一步的扩散，因此日期报告为日历年的概率范围，而不是单一的年份。