תיארוך פחמן-14 – הבדלי גרסאות

בטבע מצויים שלושה [[איזוטופ|איזוטופים]] של פחמן: "[[פחמן-12]]" (המהווה כ-99% מהפחמן בטבע), "פחמן-13" (המהווה קצת פחות מ-1% מהפחמן בטבע), ו[[פחמן-14]], המהווה טריליונית מהפחמן בטבע (0.0000000001%), בעוד שסוגי הפחמן האחרים הם איזוטופים יציבים, פחמן-14 הינוהוא איזוטופ רדיואקטיבי, כלומר, הוא דועך עם הזמן, והופך ליסוד אחר, (ל[[חנקן]]-14).

ריכוז הפחמן-14 באטמוספירה הוא יציב למדי, וזאת מכיוון שבמקביל לדעיכת הפחמןפחמן-14 והפיכתו לחנקן-14, אטומים של חנקן-14 הופכים בגובה האטמוספירה לפחמן-14, עקב אינטראקציה בה מחליף [[נייטרון]] את אחד ה[[פרוטון|פרוטונים]] בחנקן-14 (מקור הנייטרונים הוא פגיעת קרינה קוסמית באטמוספירה). תהליך זה מביא לשיווי משקל בין היצירה להתפרקות, וכך מתקבל באטמוספירה ריכוז קבוע של האיזוטופ פחמן-14 יחסית לאיזוטופים האחרים של הפחמן.

פחמן-14 מוטמע ב[[צמח]]ים יחד עם האיזוטופים האחרים של הפחמן תוך כדי תהליך ה[[פוטוסינתזה]]. מהצמחים הוא עובר ליצורים חיים אחרים באמצעות [[שרשרת המזון]]. בתהליך הפוטוסינתזה יש הבדל מסוים בספיגה של צמחים מסוגים שונים את שלושת האיזוטופים של הפחמן, אך הבדל זה כמעט ואינו בא לידי ביטוי במדידות של מרבית הדגימות וכיום לעתים בכל מקרה נלקח בחשבון. שיעורו היחסי של הפחמןפחמן-14 ביחס לאיזוטופים האחרים של הפחמן בצמח נותר זהה לשיעורו באטמוספירה.

תהליך ספיגת הפחמן נעצר כמעט לחלוטין עם מותו של הצמח או של בעל החיים, ומאותו רגע שיעור הפחמן-14 בחומר הולך ופוחת עקב הדעיכה הרדיואקטיבית. לכן, אם ידוע היחס בין הפחמן-14 לאיזוטופי הפחמן האחרים באטמוספירה בתקופת החיים של הצמח או בעל החיים; - ניתן לחשב כמהאת זמןהזמן עברשעבר מאז על ידי מדידת היחס בין כמות הפחמן-14 בחומר, לבין כמותם של האיזוטופים היציבים של הפחמן.

לדוגמה, כיוון שזמן מחצית החיים של פחמן-14 הוא כ־5,730 שנים:

* אם כמותו ביחס לאוויר רק רבע, גיל החומר כ-11,460 שנים.

* אם כמות פחמן-14 רק שמינית מהכמות באוויר, גילו של החומר כ-17,190 שנים, וכך הלאה, עד שבלתי אפשרי למדוד כמות מדויקת של האיזוטופ.