D'où vient le carbone 14 ?

Le carbone 14  a pour origine des particules cosmiques provenant principalement du soleil. Ces particules quand elles pénètrent dans la haute atmosphère brisent les noyaux qu'elles rencontrent. Dans la collision, des neutrons sont libérés. Ces neutrons rencontrent à leur tour un noyau d'azote de l'air. Ils s'introduisent dans ce noyau, provoquant l'expulsion d'un proton et une transmutation en carbone 14.

Neutron + azote 14 —> proton + carbone 14

Le carbone 14 se combine à l'oxygène libre (O₂) pour former du CO₂, mais un CO₂ particulier qui sera absorbé par tous les organismes vivants. 

carbone 14 + O₂  —> ¹⁴CO₂

Ces organismes contiendront donc une certaine quantité de ¹⁴C que l'on utilisera pour la datation.

Histoire et principe de la méthode:

Le premier scientifiques qui s'est intéressé à la question s'appelait Willard Libby (1908-1980) qui reçut en 1946 le prix Nobel pour ses recherches sur le carbone 14, élément radioactif connu depuis les travaux des époux Curie.

Le carbone est un élément présent dans l'air que nous respirons et dans les aliments que nous consommons. Cependant ce carbone est toujours accompagné de quelques atomes de carbone 14, un isotope (=ion positif) radioactif du carbone. Lorsqu'un organisme vivant meurt, il arrêtes de consommer du carbone 14 et donc la quantité présente dans cet organisme commence à diminuer puisqu'elle n'est plus renouvelée.

Libby est partie de l'hypothèse que si l'on pouvait déterminer quelle était la quantité de carbone 14 présente dans un organisme lors de sa mort, on pouvait également déterminer depuis combien de temps il était mort en comptant le nombre d'atomes de carbone 14 encore présent dans cet organisme et donc proposer une datation.

Le carbone 14 a une période de désintégration (ou demi-vie) de 5730 ans, c'est à dire qu'au bout de cette période, il ne reste dans l'organisme que la moitié des éléments de carbone 14 par rapport au nombre global lors de sa mort. Cette période est estimée en dpmg, c'est à dire en "désintégration par minute et par gramme". Au bout de 2 période de désintégration, il ne reste plus que la moitié de la moitié soit un quart de la quantité de départ, et ainsi de suite... Lorsqu'on veut déterminer une datation concernant un organisme, il suffit de compter le nombre d'éléments de carbone 14 encore présents, ce qui permet de déterminer combien de période de désintégration ont eu lieu et donc depuis combien de temps cet organisme est mort.

Schématisation:

La désintégration radioactives ne s'appliques pas qu'au carbone 14. Chaque isotope radioactif a une période radioactive mais selon les atomes radioactifs concernés, cette période est très variable: quelques secondes, heures... plusieurs jours.. centaines d'années... ou milliards d'années.

Voir la période de quelques éléments radioactifs