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您可能读到过或者听到过一些新闻故事，讲的是令人着迷的古代文物。在一次考古挖掘中出土了一件木制工具，考古学家发现它已有5000年的历史。在安第斯发现了一具孩童的木乃伊，考古学家声称其生活年代在2000多年前。科学家如何知道一件物品或一具尸体的历史年代？他们使用的是什么方法，这些方法的原理是什么？在本文中，我们将会介绍科学家使用放射现象测定物体年代的方法，其中最知名的就是C14年代测定法。
C14年代测定法可以确定生物起源在约5万年内的考古文物的年代，用于对骨骼、衣物、木材、植物纤维等古代人类行为相关产物进行年代测定。
每天都有大量宇宙射线进入地球大气层。例如，我们每人每小时要承受大约50万束宇宙射线的照射。宇宙射线与大气层中的原子碰撞的情况并不罕见，由此产生的二级宇宙射线以高能中子态存在，同时这些高能中子也经常会与氮原子碰撞。当中子碰撞时，N14（7个质子，7个中子）原子就会变成C14原子（6个质子，8个中子）和1个氢原子（1个质子，0个中子）。C14具有放射性，其半衰期约为5700年。
更多有关宇宙射线和半衰期的信息以及放射性衰减的过程，请看核辐射揭秘。 生物中的碳-14 宇宙射线创造的C14原子与氧结合会形成二氧化碳，植物将其吸收后会通过光合作用融入到植物纤维。食用植物的动物和人类同样会摄取C14。空气和所有生物中普通碳（C12）与C14的比例在任何时代都是几乎不变的。一万亿个碳原子中可能有一个是C14。C14一直在衰变，但它们会按照恒定速度被新的C14原子取代。此时，您的体内有一定比例的C14原子，而所有的植物和动物也都有相同比例的C14原子。
活的生物体一旦死亡，就会停止摄取新的碳。所有生物体死亡的那一刻C12和C14的比例都是一样的，但C14会继续衰变，而且不会得到补充。C14按半衰期为5700年的速度衰变，而样本中C12的数量仍然保持不变。通过测量样本中C12与C14的比例，将其与活的生物体进行对比，就能相当精确地测算样本的生存年代。
通过C14年代测定法计算样本年代的公式如下： 其中，ln指的是自然对数，Nf/No是样品中的C14与活体组织中相比的百分数，而t1/2是C14的半衰期（5700 年）。 这样，如果化石中的C14与活体样本相比是10%，那么化石的年代即为： =[(-2.303)/(-0.693)]x5700年 =[3.323]x5700年=18940年 由于C14的半衰期是5700年，因此只能测定年代最多为6万年的物体。不过，C14年代测定法的原则也适用于其他同位素。K40是在人体内发现的另外一种天然放射性元素，它的半衰期是13亿年。其他常用于放射性年代测定法的放射性同位元素包括：铀-235（半衰期=7.04亿年）、铀-238（半衰期= 45亿年）、钍-232（半衰期=140亿年）以及铷-87（半衰期=490亿年）。 使用多种放射性同位素可以让生物和地质样本的年代测定有更高的精确度。不过，放射性同位素年代测定法在未来可能会变得不适用。于20世纪40年代后死亡的生物会因为核弹、核反应堆和露天核试验的影响而难以精确测定年代。
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