Le carbone 14
L’élément carbone possède plusieurs isotopes dont les plus connus sont le C12, C13 et le C14 radioactif.
Le C14 est produit dans la haute atmosphère par des réactions nucléaires qui se déroulent entre le noyau d’un atome d’azote 14 de l’air et un neutron d’origine cosmique.
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Le carbone 14 obtenu s’oxyde ensuite et forme du CO2. Il est alors absorbé par les êtres vivants grâce à la photosynthèse (végétaux) et à l’alimentation.
Ces divers échanges qui se produisent entre l’atmosphère et le monde vivant, maintiennent quasiment constant le rapport entre la quantité de carbone 14 et celle de carbone 12 : de l’ordre de 10-12.
Cependant dès qu’un organisme meurt, le carbone 14 n’est plus renouvelé puisque les échanges avec le monde « extérieur » cessent.
Sa proportion se met à diminuer selon la loi de décroissance radioactive car les atomes de carbone 14 se désintègrent en atomes d’azote 14.
Le carbone 14 est de type β-, son équation est :
Soit un isotope père P, radioactif, qui se désintègre en un isotope fils F, radiogénique, noté F*
Ainsi, le nombre d'isotopes P diminue en fonction du temps tandis que le nombre d'isotopes fils produit augmente. Pour tout isotope radioactif quelqu'il soit, on définit un temps T appelé période ou demi-vie, au bout duquel il ne reste plus que la moitié des isotopes P présent au départ.
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À t = 0, on compte 16 isotopes noirs de P (c'est P0) et 1 isotope blanc de F (F0). À t=T, il ne reste plus que 8 isotopes noirs, 8 isotopes blancs ont été produits.
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À t=2T, il ne reste plus que 4 noirs pour 12 blancs (plus 1 blanc initial)
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À t=3T, il ne reste plus que 2 noirs pour 14 blancs (plus 1 blanc initial)
On remarque que l'on est parti d'un système à 17 isotopes et qu'il y en a toujours 17 dans le système, on dit que le système est clos.
Il existe différents procédés pour dater un évènement ancien comme la mort d’un organisme. On peut utiliser les méthodes basées sur la radioactivité naturelle des échantillons à dater. Ainsi grâce au carbone 14, on peut dater la mort de matériaux organiques en remontant jusqu’à 40000 ans. L’activité radioactive A0 d’un organisme vivant due au carbone 14 est égale à 814 Bq (avec une marge de 4 Bq) pour un échantillon de masse égale à 1g. La demi-vie t1/2 du carbone 14 est conventionnellement égale à 5568 ans avec une marge de 30 ans.
