簡介
放射性碳定年法放射性碳定年法，又稱碳測年，是利用自然存在的碳-14同位素的放射性定年法，用以確定原先存活的動物和植物的年齡的一種方法，可測定早至五萬年前有機物質的年代。對於考古學來講，這是一個準確的定年法技術。放射性碳定年本質上是一種用來測量剩餘放射能的方法。通過了解樣品中殘留的碳14含量，就可以知道有機物死亡的年齡。但必須指出的是，放射性碳定年結果表明的是有機物死亡的時間，而不是源自該有機物的材料的使用時間。碳14的衰變需要幾千年，正是大自然的這種神奇，形成了放射性碳定年的基本原理，使碳14分析成為揭示過去的有力工具。
由來
美國物理化學家威拉得利比（WillardLibby）在後二戰時代領導一支科學家團隊開發了一種測量放射性碳活性的方法。他被認為是第一位說明生命物質中可能存在名為放射性碳或碳14的不穩定碳同位素的科學家。
Libby和他的科學家團隊發表了一份檔案，對有機樣品中首次發現放射性碳的情況進行了概述。利比先生還是第一位測量放射性衰變率，並且把5568年±30年作為半衰期的科學家。
1960年，Libby被授予諾貝爾化學獎，以此承認他在開發放射性碳定年中做出的努力。
原理
放射性碳定年法碳以同位素混合物形式存在於大氣和所有生命組織中（在組織存活時期混合物的比例為恆定）。碳有兩個同位素：碳-12（12C）和碳-13（13C）。除此之外，還有一些微量的不穩定（放射性）同位素：碳-14（14C）。14C的半衰期為5730年，因此它要用很長的時間才可完全消失，當（動物或植物）組織死亡後，由於碳——14要經歷衰變，其比例就會降低，於是死亡樣品的年齡可以通過測量樣品的放射性來確定。碳-14是放射性的，它的形成是由於宇宙射線撞擊在地球大氣層中氮的隨機反應。當宇宙射線進入大氣層，它們經過數重轉化，包括中子的形成。這些中子會有以下的反應：
n + 14N → 14C + 1H
因為氮在地球大氣層中的含量達80%，這個反應是較為普遍的。碳-14主要在30,000-50,000尺高空和較高的緯度形成，但碳-14卻平均分布於大氣層，並且會與氧進行反應而形成二氧化碳。二氧化碳會穿透海洋溶於水中。由於假設在一段長時間之中，宇宙射線通量（flux）是均等的，故可假設碳-14是均速形成的；因此，在地球大氣層和海洋中放射性與非放射性的碳的比例是固定的：約為 1 ppt（part per trillion，1兆分之1：每一摩爾6萬億原子）。
植物進行光合作用吸入大氣層中的二氧化碳，然後又被動物進食，故此所有生物都固定地與大自然交流著14C，直至它們的死亡。一旦它們死亡，這個交流就會停止，14C的含量就會透過放射衰變逐步減少。這個衰變可以用來計量一個已死的生物的死亡時間。
材料
並非所有的材料都可以進行放射性碳定年。大多數有機物（不是所有）都可以進行碳定年。此外，一些無機物質，如貝殼的文石（主要是CaCo3）成分，雖然為無機物，但是也可以進行碳定年（只要礦物的形成有吸收碳14，並保持與大氣的碳14濃度相當即可）。
自採用該方法以來，已進行過碳定年的樣品包括木炭、木材、樹枝、種子、骨頭、貝殼、皮革、泥炭、湖泊淤泥、土壤、頭髮、陶器、花粉、壁畫、珊瑚、血液殘留、布料、紙或羊皮紙、樹脂、水，等等。在分析這些物質的放射性碳含量之前，先要對它們進行物理和化學預處理以去除可能存在的污染物。
測量
有三種主要技術用於測量任何給定樣品的碳14含量：氣體正比計數、液體閃爍計數（LSC）和加速器質譜（AMS）。
氣體正比計數
β粒子:即電子-模型圖 是一種計算給定樣品發射的β粒子的傳統放射性定年技術。β粒子是放射性碳衰變的產物。在此方法中，碳樣品首先轉換成二氧化碳氣體，然後在氣體正比計數器上進行測量。
液體閃爍計數
是另一种放射性碳定年技術，曾經在20世紀60年代流行。在此方法中，樣品為液體形式，並添加了閃爍體。當閃爍體與一個β粒子相互作用時會產生閃光。一個裝有樣品的小瓶在兩個光電倍增管之間通過。只有當兩個設備都記錄下閃光，才能產生一個計數。
加速器質譜
放射性碳定年法是一種現代化的放射性碳定年法，被認為是衡量樣品的放射性碳含量更為有效的方法。在此方法中，直接測量碳14與碳12和碳13的相對含量。該方法不計算β粒子，而是計算樣品中存在的碳原子數量以及同位素的比例，因此更為精確可靠，是目前最為流行的測量方法。
在放射性碳定年過程中，首先分析樣品中遺留的碳14。被分析的樣品的碳14比例可以說明自樣品源死亡後流逝的時間。原本的測量是藉由數出個別碳原子的放射衰變量量（見液相閃爍計數），但這是一個不靈敏和受制於統計誤差的測量：在開始的時候已並不多的14C，而由於此其半衰期很長，故很少原子會發生衰變，所以探測它們變得相當困難（例：剛死去時的衰變為4原子/秒·摩爾，10000年後衰變為1原子/秒·摩爾)。
利用粒子加速器（質譜儀）的技術，14C可以直接數出，靈敏度和敏感度因而大大提升。粗略的放射性碳定年通常以BP（beforepresent）來表示。BP就是從1950年起以前的放射性碳年數。這是一個名義上於1950年14C在大氣層水平（假定這個水平不變）。
放射性碳實驗報告會是一個不肯定的數字，如3000±30BP指出一個標準偏差為30放射性碳年。傳統地這個誤差只包括統計數量的不確定，但一些實驗室會提供一個“誤差乘數(暫譯:errormultiplier)”,將這個數字乘不確定的數量就可計算出其他於測量中所出現的誤差。
校準
利比半衰期和劍橋半衰期
碳定年法系由一支由威拉得利比（WillardLibby）帶領的隊伍發展的。原本人們用的碳-14半衰期是5568±30年。這個就是“利比半衰期（暫譯:Libbyhalf-life）”。其後量度出一個更準確的“劍橋半衰期（暫譯:Cambridgehalf-life）”為5730±40年。然而實驗室繼續利用利比的數字來避免混淆。一個由利比的數字來得出定年可藉由乘以一個比例(約為1.03)校準，但這並不是必須的，因為這可由現代的校準曲線來調校。
方法
放射性碳實驗報告所得出之年代並無法直接反應樣本的生成年代。由於現實環境中宇宙射線的通量並不是一個恆定的值，因此每一個時期內大氣中的14C含量並不固定。因此要讓測定年代能準確的對應到樣本的可能生成年代，吾人必須對測定年代使用校準曲線進行校準，以推測其可能形成之時間。14C校準曲線是由已知年代之樣本與測定年代相對應而建立的。對於陸地樣本而言，目前（21世紀初）所通用的校準年代系透過現生與化石樹木之樹輪測定而校準的。對於海洋樣本而言，由於洋流作用之關係，14C的含量平衡速率較慢，因此校準年代遠較陸地樣本困難。現今海洋樣本的校正曲線系透過已知年代的現生與化石珊瑚測定而成，另外在不同的地方另需要考慮洋流作用與區域環境的額外影響。
案例
曾被認為是法國畫家費爾南·萊熱(Fernand Leger)的畫作，被證明是贗品。藝術界頂級專家和研究員自20世紀70年代開始，就一直在試圖確定威尼斯著名的佩姬·古根漢美術館收藏的一幅油畫是否為法國畫家費爾南·萊熱(FernandLeger)於1913年至1914年所繪的《ContrastedeFormes》系列一部分。
2014年2月，義大利核物理研究所的科學家稱，利用一種從未用於藝術鑑定、名為“核彈高峰”曲線的碳14測年法，確定該幅畫是假的，謎團已解開。所謂“核彈高峰”指的是美蘇冷戰時期進行大量核子試爆，使大氣層中的放射性碳量增高，並在1960年代中期達到高峰，之後下降。大氣層中的放射性碳增加，地球上所有活的有機體的放射性碳含量也會增加，包括用來製作畫布的棉和麻。科學家檢測萊熱畫作畫布的放射性碳含量，斷定是1959年以後的作品，而萊熱是在1955年去世。
