Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone. Sa période radioactive, temps au bout duquel la moitié de ces atomes s'est désintégrée en azote 14, est de 5 730 ans. Se formant dans la haute atmosphère de la Terre, il existe 1 atome de carbone 14 pour 1 000 milliards de carbone 12 (isotope non radioactif).
Le carbone 14 décroît par radioactivité, avec une 'demi-vie' d'environ 6000 ans.
Le ratio atmosphérique et donc organique, est de 1 ( 14C) pour 10 12 ( 12C). Donc on peut écrire que 14Cactuel/ 12Cactuel = 1/10 12. La constante de désintégration du carbone 14 est λ = 1.210.10 -4.an -1 ce qui équivaut à 13.56 désintégrations par minute et par gramme de carbone. Ce ratio est stable dans le temps.
λ = ln 2 / t1/2 ; avec t1/2 la demi-vie d'une substance radioactive (soit le temps au bout duquel la population de noyaux est divisée par deux).
Les échantillons vieux de plus de 50 000 ans ne peuvent être datés au carbone 14, car le rapport 14C/C total est trop faible pour être mesuré par les techniques actuelles ; les résultats ne sont relativement précis que pour les âges inférieurs à 35 000 ans.
Réponse. 1. Le carbone 14 n'est plus renouvelé à partir du décès d'êtres vivants car ils ne respirent plus et cet élément se trouve dans l'atmosphère terrestre donc il faut respirer pour renouveler le carbone 14 présent dans le corps.
Les datations au carbone 14 sont-elles toujours considérées comme infaillibles. De nouvelles techniques remettent cette certitude en doute. Si l'évolution des techniques a permis d'avancer considérablement sur la connaissance de notre histoire, il n'en reste pas moins que leur fiabilité est parfois contestée.
Pour dater un morceau de charbon de bois retrouvé dans une grotte préhistorique, on a mesuré son activité ; elle est égale à 0,03 Bq. Un échantillon de charbon de bois récent de même masse a une activité de 0,2 Bq. . Sa période radioactif est de 5730 ans.
L'uranium 235 (un autre isotope naturel de l'uranium) a une demi-vie plus courte que l'uranium 238, soit seulement ~700 millions d'années.
1 - La demi-vie correspond à la durée au bout de laquelle il reste la moitié de l'activité initiale (ou la moitié du nombre d'atomes): on lit donc l'activité maximale du Césium 137: 1000 Bq. Et on lit la durée qui correspond à une activité de 1000/2 = 500 Bq soit 30 ans. 2 - Deux demi-vies correspondent donc à 60 ans.
Lorsque l'on considère un isotope radioactif, on parle de demi-vie -- ou de période radioactive -- pour désigner le temps au bout duquel la moitié des noyaux de cet isotope se sont désintégrés. Cela correspond en général au temps qu'il faut pour que la quantité de ces atomes radioactifs diminue de moitié.
Quelles sont ses limites ? La quantité de Carbone 14 présente dans un organisme décroît de façon exponentielle à partir de sa mort (décroissance de moitié tous les 5 730 ans). Ainsi, au-delà de 50 000 ans, cette méthode devient inutilisable.
Cette méthode ne s'applique qu'aux matériaux organiques et exclue donc les matériaux d'origine minérale. est donc divisée par deux tous les 5730 ans. On est donc limité dans le temps et des datations au delà de 50 000 ans (8 périodes) sont impossibles.
Le carbone 12 a une masse de 12 u, u étant l'unité de masse atomique qui représente la masse d'un proton ou d'un neutron. Il possède alors six protons, le numéro atomique, et donc 6 neutrons. Le carbone 14 possède alors 8 neutrons et 6 protons, il a donc une masse de 14 u.
La méthode repose sur la présence de radiocarbone dans tout organisme vivant, une présence qui décroît ensuite de façon exponentielle à partir de la mort de l'organisme. Il suffit alors de mesurer le rapport entre le carbone 14 et le carbone restant (14C/C total) pour retrouver l'âge de l'organisme.
L'analyse du radiocarbone ne permet pas de dater les matériaux non-organiques et la méthode peut être extrêmement coûteuse. Par ailleurs les échantillons de plus de 40 000 ans sont extrêmement difficiles à dater en raison des faibles niveaux de carbone 14 encore présents.
En effet, les éléments radioactifs les plus dangereux ne devraient atteindre leur demi-vie que dans 900 ans et il faudrait théoriquement 48 000 ans pour que le reste de la radiation s'épuise.
La demi-vie est la durée nécessaire pour que la moitié du plutonium subisse la désintégration radioactive et change de formes. La demi-vie du plutonium-238 est de 87,7 ans. La demi-vie du plutonium-239 est de 24 100 ans. Le plutonium-239 est utilisé pour fabriquer des armes nucléaires.
La France n'exploite plus de mines d'uranium sur le territoire national depuis 2001 et importe l'intégralité de son uranium — quelque 10 656 tonnes par an, provenant principalement du Kazakhstan, du Niger, du Canada, de l'Australie et de l'Ouzbékistan.
Le noyau de carbone-14 contient 6 protons et 8 neutrons (au lieu de 6 pour le carbone-12 ordinaire). Cet isotope du carbone est radioactif, sa période est de 5700 ans et il émet des électrons bêta. Le carbone-14 est constamment régénéré par les rayons cosmiques de l'atmosphère.
Pour comprendre la datation au carbone 14, il faut savoir que tous les organismes vivants contiennent du carbone 12 et du carbone 14. Radioactif, le carbone 14 est présent à un niveau constant dans l'organisme, et ce grâce aux échanges avec l'atmosphère.
Les peintures et les gravures qu'elle renferme n'ont donc pas pu faire l'objet de datations directes précises : leur âge est déterminé à partir de datations et d'études réalisées sur les objets découverts dans la grotte.
Pour être précis, on utilise deux mesures en fonction de l'âge des fossiles. S'ils sont récents, c'est-à-dire moins de 60 000 ans, on utilise la datation par le carbone 14. On mesure la quantité de carbone 14, qui est un carbone radioactif. Et pour les fossiles plus anciens, on mesure le potassium contenu dans les os.
Ainsi on peut définir une « horloge carbone » qui se met en marche à la mort. La teneur diminue d'un facteur 2 après chaque 5 730 ans passés. En mesurant le rapport 14C/12C, on peut donc assigner le moment de la mort et en déduire l'âge correspondant, c'est ce qu'on appelle la datation par le 14C.