考古裡的碳十四測年法是怎麼回事

碳十四可以寫為C-14，是自然界存在中碳的同位素之一，其原子核內有6個質子和8箇中子。在自然界存在三種碳的同位素，分別是C-12，C-13和C-14。在碳的三種同位素中，只有C-14具有放射性，能自發的放射出β粒子蛻變為N-14。

C-14的半衰期為5730±40年，也就是每5730±40年，C-14的量會降為原有的一半。因此只要比較含碳物質中現存的C-14的數量與起始C-14的數量，我們就可以判定含碳物質的年代。

我們可以測量現在含碳物質中C-14的數量，但是我們如何測定現在含碳物質在古代的C-14數量呢?這要從C-14的產生開始e799bee5baa6e997aee7ad94e78988e69d8331333431363035說起。外來的宇宙射線與地球高空大氣作用產生中子，中子和大氣氮核發生核反應生成C-14。

又由於碳-14可以衰變成N-14，大氣中的C-14處在生成和消耗的平衡之中。因此，當C-14的生成速度和消耗速度相等時，C-14佔所有碳原子的比例是一定的。

碳十四具有和其它碳原子相同的化學性質，因此參加自然界碳的交換迴圈運動。由於生物體與大氣經常發生交換，因此衰變掉的碳十四可經常獲得補充，因此活的生物體中碳14的濃度和外界基本一致。一旦生物體死亡後，其體內的碳十四一直衰變，卻得不到補充。

科學家就是利用這一規律，以現代碳十四的放射水平作為標準與測量標本中的碳十四相比較，由此推算出含碳物質碳十四死亡或停止交換的年代。

考古遺址中常見可供此法斷代的物質包括木頭、木炭、植物種子、貝殼、編織物、毛髮、骨頭、泥炭、含炭沉積物等等，但並不是所有的遺址都有適合測定的標本。

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在美國電影《普羅米修斯》中，出現了在外星球用碳-14測外星生物的屍體年代。但是由於外星球的大氣環境和地球完全不同，產生C-14的機制也不完全相同，因此C-14定年法很難用地球上的資料直接使用在外星球上面。

上述測量方法假定這種碳十四的含量幾萬年來都沒有改變，根據樹木年輪的研究，碳十四的濃度並不如預期的沒有變化，學者因此依樹木年輪的斷代做出一個校正量表，由此校正碳十四的測定年代。

使用碳十四定年法也非完全沒有誤差。標本本身、採集過程、實驗過程都有可能使測定結果發生誤差，因此考古學者通常需要經過多次測定，才能確定遺址或遺物的年代。而且由於C-14衰變較快，這種定年法較適用於對數千年至七萬五千年前左右的標本進行斷代。

碳十四定年法建立之後，就成為史前考古學的重要工具，為考古學史劃時代的標竿。我國文物考古工作者應用C-14斷代法，取得了許多重大成就，其中有些成果甚至改變了舊的觀點。

如河套人、峙峪人、資陽人和山頂洞人等，原來認為其活動年代為5萬年或5萬年以上，但應用C-14斷代法證明其均在4萬年以內，甚至山頂洞人可晚到1萬多年，這一研究結果表明舊石器晚期文化變遷和進展速度比考古工作者原先想象的要快。

再如，在漢代冶鐵遺址中曾發現有煤的使用，這一發現使一些考古工作者認為在漢代時就已把煤用於冶鐵，但後來從鐵器中C-14的鑑定結果推斷，我國在宋代才開始把煤炭用於冶鐵，儘管漢代冶鐵遺址中發現有煤,但並末用於鍊鐵。