Radiokarbonmethode
Die Radiokarbonmethode ist eine Methode zur Bestimmung des Alters organischen Materials, was von der Erde stammt. Die Methode wird häufig verwendet, um das Alter von Fossilien zu bestimmen. Die Methode wurde im Jahre 1946 von W.F. Libby entwickelt.
Physikalische Grundlagen
In den oberen Schichten der Erdatmosphäre werden durch Reaktionen der kosmischen Strahlung mit den Atomen der Atmosphäre Neutronen erzeugt. Trifft ein solches den Kern eines Stickstoff-Atoms des Isotops 14N, so erfolgt eine Kernreaktion, in der dieses Neutron eingefangen und dafür ein Proton ausgestoßen wird. Dadurch entsteht ein 14C-Kern. 14C-Kerne zerfallen mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren durch β+-Zerfall zu 13C-Kernen.
Die Erzeugung von 14C-Kernen in den oberen Atmosphären-Schichten und der allgemeine Zerfall dieser Kerne stehen in einem Gleichgewicht. Damit ist die absolute Anzahl der 14C-Kerne in der Atmosphäre relativ konstant. Damit ist auch das Verhältnis zwischen der Anzahl von 14C-Kernen und der Anzahl der den stabilen Isotopen-Kerne 12C und 13C in der Atmosphäre konstant. Auf einen 14C-Kern kommen so statistisch 1012 12C-Kerne.
Dies gilt jedoch nur in der Atmosphäre, wo es einen beständigen Austausch zwischen dem durch 14C-Zerfall erzeugten 14N und dem durch aus Stickstoff per Kernreaktion erzeugten 14C gibt. Da Lebewesen durch den Stoffwechsel ständig Kohlenstoff mit der Atmosphäre austauschen, stellt sich dieses Gleichgewicht auch für den im Lebewesen eingelagerten Kohlenstoff ein.
Wird Kohlenstoff aus diesem Kreislauf herausgenommen (das heißt: wird er fossil), dann ändert sich das Verhältnis zwischen 14C und 12C, weil es für den Verfall von 14C keinen entsprechenden Nachschub gibt. Der hierfür entscheidende Zeitpunkt ist das Ende des Stoffaustausches mit der Atmosphäre, also der Tod des Lebewesens. So ist das Verhältnis zwischen 14C und 12C eines organischen Materials ein Maß für die Zeit, die seit dem Herausnehmen aus dem Kreislauf vergangen ist. Mithin ist es ein Maß für das Alter des Materials.
Die Radiokarbonmethode ist somit die Messung des Verhältnisses der Mengen der Kohlenstoff-Isotope einer Probe untereinander und die darauf basierende Datierung der Probe. Man muss aber beachten, dass Radiocarbon-Jahre nicht unbedingt tropischen Jahren entsprechen. Denn zu unterschiedlichen erdgeschichtlichen Zeiten war die Produktion von 14C-Isotopen unterschiedlich hoch. Beispielsweise entsprechen 11000 Radiocarbon-Jahren 13000 tropischen Jahren.
Mit der Methode kann bis zu etwa 50.000 Jahren vor unserer Zeit datiert werden.