koolstofdatering
koolstof is normaal aanwezig in de atmosfeer in de vorm van gasvormige verbindingen zoals kooldioxide en methaan. Koolstof-14 (14C) is een natuurlijk voorkomende radio-isotoop die ontstaat uit atmosferisch 14N (stikstof) door de toevoeging van een neutron en het verlies van een proton, dat wordt veroorzaakt door kosmische straling. Dit is een continu proces waardoor er steeds meer 14C wordt gecreëerd in de atmosfeer. Eenmaal geproduceerd, combineert de 14C vaak met de zuurstof in de atmosfeer om koolstofdioxide te vormen., Koolstofdioxide dat op deze manier wordt geproduceerd, verspreidt zich in de atmosfeer, wordt opgelost in de oceaan en wordt door planten opgenomen via fotosynthese. Dieren Eten de planten en uiteindelijk wordt de koolstof verspreid door de biosfeer.
in levende organismen is de relatieve hoeveelheid 14C in hun lichaam ongeveer gelijk aan de concentratie van 14C in de atmosfeer. Wanneer een organisme sterft, neemt het niet langer 14C op, dus de verhouding tussen 14C en 12C zal afnemen als 14C geleidelijk vervalt naar 14N., Dit langzame proces, dat beta-verval wordt genoemd, geeft energie vrij door de emissie van elektronen uit de kern of positronen.
na ongeveer 5.730 jaar zal de helft van de aanvangsconcentratie van 14C terug zijn omgezet in 14N. dit wordt de halfwaardetijd genoemd, of de tijd die nodig is om de helft van de oorspronkelijke concentratie van een isotoop terug te laten vallen tot zijn stabielere vorm. Omdat de halfwaardetijd van 14C lang is, wordt het gebruikt om vroeger-levende objecten zoals oude botten of hout dateren., Door de verhouding van de 14C-concentratie in een object te vergelijken met de hoeveelheid 14C in de atmosfeer, kan de hoeveelheid isotoop die nog niet is vergaan, worden bepaald. Op basis van deze hoeveelheid kan de leeftijd van het materiaal nauwkeurig worden berekend, zolang het materiaal minder dan 50.000 jaar oud wordt geacht. Deze techniek wordt radiocarbondatering genoemd, of koolstofdatering in het kort.,
andere elementen hebben isotopen met verschillende halfwaardetijden. Bijvoorbeeld, 40K (kalium-40) heeft een halfwaardetijd van 1,25 miljard jaar, en 235U (uranium-235) heeft een halfwaardetijd van ongeveer 700 miljoen jaar., Wetenschappers gebruiken deze andere radioactieve elementen vaak om objecten te dateren die ouder zijn dan 50.000 jaar (de limiet van koolstofdatering). Door het gebruik van radiometrische datering kunnen wetenschappers de leeftijd van fossielen of andere overblijfselen van uitgestorven organismen bestuderen.