放射性同位素法

考古学家确定古木年代的一种方法是用放射性同位素作为“时钟”，来测量漫长的时间，这叫作放射性同位素鉴年法．

自然界中的碳主要是12C，也有少量14C，它是高层大气中的原子核在太阳射来的高能粒子流的作用下产生的．14C是具有放射性的碳同位素，能够自发地进行β衰变，变成氮，半衰期为5730年．14C原子不断产生又不断衰变，达到动态平衡，它在大气中的含量是稳定的，大约在1012个碳原子中有一个14C．活的植物通过光合作用和呼吸作用与环境交换碳元素，体内14C的比例与大气中的相同．植物枯死后，遗体内的14C仍在进行衰变，不断减少，但是不再得到补充．因此，根据放射性强度减小的情况就可以算出植物死亡的时间．

例如，要推断一块古木的年代，可以先把古木加温，制取1g碳的样品，再用粒子计数器进行测量．如果测得样品每分钟衰变的次数正好是现代植物所制样品的一半，表明这块古木经过了14C的一个半衰期，即5730年．如果测得每分钟衰变的次数是其他值，也可以根据半衰期计算出古木的年代．

一、碳十四测年法

碳十四测年法又称放射性同位素（碳素）断代法，一般写作14 C 。14 C 断代方法由美国芝加哥大学利比（Libby ）教授于1949 年提出。

1 、碳十四断代法的原理

自然界存在三种碳的同位素：12C （98.9% ）, 13C (1.19%), 14C (10-10%) ，前两者比较稳定，而14C 属低能量的放射性元素。14 C 的产生和衰变处于平衡状态，其半衰期为5730±40 年（现在仍使用5568±30 年）。宇宙射线同地球大气发生作用产生了中子，当热中子击中14 N 发生核反应并与氧作用便产生了地球上的14 C 。在大气环境中新生14 C 很快与氧结合成14 CO2 ，并与原来大气中CO2 混合，参加自然界碳的交换循环。植物通过光合作用吸收大气中的CO2 ，动物又吃植物，因而所有生物都含有14 C 。生物死后，尸体分解将14 C 带进土壤或大气中，大气又与海面接触，其中的CO2 又与海水中溶解的碳酸盐和CO2 进行交换。可见凡是和大气中进行过直接、间接交换的含碳物质都含14 C 。同时14 C 又以5730 年的半衰期衰变减小；加上碳在自然界的循环交换中相当快，使得14 C 在世界各地的水平值基本一致。如果生物体一旦死亡，14 C 得不到补充，其中的14 C 含量就按放射性衰变规律减少，经过5730 年减少为原来的一半。因此可以计算出生物与大气停止交换的年代t ，即推算出生物死亡的年代。所以，一切死亡的生物体中的残存有机物以及未经风化的骨片、贝壳等都可用14 C 来测定年代。

我国考古工作者用放射性同位素鉴年法对马王堆一号汉墓外椁盖板杉木进行测量，结果表明该墓距今2130±95年．通过历史文献考证，该古墓的年代为西汉早期，约在2100年前，两者符合得很好．