Kulstof-14

Kulstof-14  er den isotop af grundstoffet kulstof, der har netop 8 neutroner i sin atomkerne, sammen med de 6 protroner der er kendetegnet for kulstofatomer – derfor tallet 14. Kulstof-14 er radioaktivt og henfalder til nitrogen-14 , der ikke er radioaktivt. Dette sker via beta-henfald. Halveringstiden for kulfstof-14 er 5730 ± 40 år.

Kulstof-14 metoden

Kulstof-14 metoden er en dateringsmetode, der bruges til at bestemme alderen af organiske materialer på baggrund af deres indhold af kulstof-14. Metoden kaldes også for kulstof-14 datering.

Kulstof-14 isotopen dannes naturligt i atmosfærens øverste lag (stratosfæren og det øverste af troposfæren) ud fra nitrogenatomer. To andre isotoper af kulstof findes også naturligt,  og , og disse udgør hhv. 99% og 1% af jorden kulstofatomer. Kulstof-14 udgør derimod kun en særdeles lille del, nemlig én ud af én billion  svarende til 0,000000000001%. Da organiske molekyler per definition indeholder kulstofatomer, består alt organisk materiale også af en lille mængde af disse kulstof-14 atomer. Selvom det er meget lidt, så er det alligevel muligt at måle indholdet af kulstof-14 atomer i det organiske materiale.

I levende organismer, som dyr, planter og mennesker, sker der en konstant udskiftning af de kulstof-atomer, som organismen består af. Dette skyldes for menneskers vedkommende indtagelsen af føde (der naturligvis indeholder kulstofatomer) og udåndingen af kulstofatomer i form af kuldioxid. Derfor udgør kulstof-14 atomerne også 1 ud af en billion af alle levende organismers kulstofatomer. Men i det øjeblik organismerne dør, så stopper denne udskiftning af kulstofatomer. Som nævnt er kulstof-14 radioaktivt, og mængden af kulstof-14 atomer halveres på ca. 5730 år. Derfor kan man, ved at måle indholdet af kulstof-14 i en død organisme og derefter sammenligne det med indholdet i levende organismer, bestemme hvor lang tid der er gået siden organismen døde.

Da halveringstiden er hele 5730 år, kan man selvsagt ikke bruge kulstof-14 metoden til dateringer, der har en meget lille alder. Dette skyldes, at eksempelvis målinger på prøver, der er 5 år gamle, vil være behæftet med meget stor usikkerhed, fordi kun en meget lille del af kulstof-14 atomerne vil være henfaldet. Men fordi indholdet af kulstof-14 er så begrænset, så anvendes metoden ikke til dateringer ældre end 50.000 år, svarende til ca. 10 halveringer af indholdet af kulstof-14.

I praksis kan man anvende kulstof-14 metoden til eksempelvis at bestemme alderen af Egtvedpigen. Ved hjælp af et massespektrometer måler man simpelthen antallet af kulstof-14 atomer i eksempelvis en lille prøve af en af knoglerne. På baggrund af dette indhold regner man sig frem til et årstal ved hjælp af de formler, der gælder inden for radioaktivitet og henfald. Også andre arkæologiske prøver kan undersøges, og ved hjælp af kulstof-14 datering er det blandt andet blevet bestemt, at der selv under den isfrie periode af sidste istid levede mammutter i Danmark.

Den geologiske anvendelse af kulstof-14 metoden har gjort det muligt at lægge en tidsskala på udviklingen i det danske klima og vegetationen. Førhen vidste man kun, hvilke planter og hvilke klimatiske forhold, der gjorde sig gældende i Danmark, men nu kan man opstille en kronologisk oversigt og dermed i langt højere grad beskrive selve udviklingen i de to nævnte områder.

Kulstof-14 metoden er en særdeles velegnet og brugbar metode, idet den er globalt tilgængelig og ikke afhænger af regionale forskelle. Dette skyldes at koncentrationen af kulstof-14 atomer er stort set konstant over hele kloden. Desuden blev opfinderne af denne metode hædret med nobelprisen i kemi i 1960, idet metoden var revolutionerende inden for datidens dateringsteknikker.