• Il carbonio-14 è un isotopo debolmente radioattivo del carbonio; noto anche come radiocarbonio, è un cronometro isotopico.
• La datazione C-14 è applicabile solo a materiali organici e alcuni inorganici (non applicabili ai metalli).
• Il conteggio proporzionale del gas, il conteggio della scintillazione liquida e la spettrometria di massa dell’acceleratore sono i tre principali metodi di datazione al radiocarbonio.

Che cos’è la datazione al radiocarbonio?

La datazione al radiocarbonio è un metodo che fornisce stime oggettive dell’età per i materiali a base di carbonio originati da organismi viventi. 1 Un’età potrebbe essere stimata misurando la quantità di carbonio-14 presente nel campione e confrontandola con uno standard di riferimento utilizzato a livello internazionale.

L’impatto della tecnica di datazione al radiocarbonio sull’uomo moderno ne ha fatto una delle scoperte più significative del xx secolo. Nessun altro metodo scientifico è riuscito a rivoluzionare la comprensione dell’uomo non solo del suo presente, ma anche di eventi già accaduti migliaia di anni fa. Archeologia e altre scienze umane utilizzano radiocarbonio incontri per dimostrare o confutare le teorie. Nel corso degli anni, carbonio 14 incontri ha anche trovato applicazioni in geologia, idrologia, geofisica, scienza atmosferica, oceanografia, paleoclimatologia e anche biomedicina.

Principi di base della datazione al carbonio

Il radiocarbonio (carbonio 14) è un isotopo dell’elemento carbonio instabile e debolmente radioattivo. Gli isotopi stabili sono carbonio 12 e carbonio 13.

Il carbonio 14 viene continuamente formato nell’atmosfera superiore dall’effetto dei neutroni dei raggi cosmici sugli atomi di azoto 14. Viene rapidamente ossidato nell’aria per formare anidride carbonica ed entra nel ciclo globale del carbonio.

Le piante e gli animali assimilano il carbonio 14 dall’anidride carbonica per tutta la loro vita. Quando muoiono, smettono di scambiare carbonio con la biosfera e il loro contenuto di carbonio 14 inizia a diminuire ad una velocità determinata dalla legge del decadimento radioattivo.

La datazione al radiocarbonio è essenzialmente un metodo progettato per misurare la radioattività residua.

Misurazione del radiocarbonio – AMS vs Datazione radiometrica

Ci sono tre tecniche principali utilizzate per misurare il contenuto di carbonio 14 di un dato campione: conteggio proporzionale del gas, conteggio della scintillazione liquida e spettrometria di massa dell’acceleratore.

Il conteggio proporzionale del gas è una tecnica di datazione radiometrica convenzionale che conta le particelle beta emesse da un dato campione. Le particelle beta sono prodotti del decadimento del radiocarbonio. In questo metodo, il campione di carbonio viene prima convertito in anidride carbonica prima della misurazione nei contatori proporzionali al gas.

Il conteggio della scintillazione liquida è un’altra tecnica di datazione al radiocarbonio che era popolare negli anni ‘ 60. In questo metodo, il campione è in forma liquida e viene aggiunto uno scintillatore. Questo scintillatore produce un lampo di luce quando interagisce con una particella beta. Una fiala con un campione viene passata tra due fotomoltiplicatori e solo quando entrambi i dispositivi registrano il lampo di luce che viene effettuato un conteggio.

La spettrometria di massa con acceleratore (AMS) è un moderno metodo di datazione al radiocarbonio che è considerato il modo più efficiente per misurare il contenuto di radiocarbonio di un campione. In questo metodo, il contenuto di carbonio 14 viene misurato direttamente rispetto al carbonio 12 e al carbonio 13 presenti. Il metodo non conta le particelle beta ma il numero di atomi di carbonio presenti nel campione e la proporzione degli isotopi.

Materiali databili al carbonio-14

Non tutti i materiali possono essere datati al radiocarbonio. La maggior parte, se non tutti, i composti organici possono essere datati. Alcune sostanze inorganiche, come la componente di aragonite di un guscio, possono anche essere datate finché la formazione del minerale ha coinvolto l’assimilazione del carbonio 14 in equilibrio con l’atmosfera.

I campioni che sono stati datati al radiocarbonio dall’inizio del metodo includono carbone, legno, ramoscelli, semi, ossa, conchiglie, cuoio, torba, fango lacustre, terreno, capelli, ceramiche, polline, pitture murali, coralli, residui di sangue, tessuti, carta o pergamena, resine e acqua, tra gli altri.

I pretrattamenti fisici e chimici vengono eseguiti su questi materiali per rimuovere possibili contaminanti prima che vengano analizzati per il loro contenuto di radiocarbonio.

Standard di datazione al carbonio

L’età del radiocarbonio di un determinato campione di età sconosciuta può essere determinata misurando il suo contenuto di carbonio 14 e confrontando il risultato con l’attività del carbonio 14 nei campioni moderni e di fondo.

Il principale standard moderno utilizzato dai laboratori di datazione al radiocarbonio era l’acido ossalico ottenuto dal National Institute of Standards and Technology nel Maryland. Questo acido ossalico proveniva dalle barbabietole da zucchero nel 1955. Circa il 95% dell’attività radiocarbonica dell’acido ossalico I è uguale all’attività radiocarbonica misurata dello standard radiocarbonico assoluto—un legno nel 1890 non influenzato dagli effetti dei combustibili fossili.

Quando le scorte di acido ossalico I erano quasi completamente consumate, un altro standard è stato fatto da una coltura di melassa di barbabietola francese del 1977. Il nuovo standard, l’acido ossalico II, ha dimostrato di avere solo una leggera differenza con l’acido ossalico I in termini di contenuto di radiocarbonio. Nel corso degli anni, sono stati fatti altri standard secondari al radiocarbonio.

L’attività radiocarbonica dei materiali in background è anche determinata a rimuovere il suo contributo dai risultati ottenuti durante un’analisi del campione. L’attività del radiocarbonio di fondo viene misurata e i valori ottenuti vengono detratti dai risultati della datazione al radiocarbonio del campione. I campioni di fondo analizzati sono di solito di origine geologica di età infinita come carbone, lignite e calcare.

Misure di datazione al carbonio 14

Una misura radiocarbonica è definita un’età radiocarbonica convenzionale (CRA). Il CRA convenzioni includono: (a) l’utilizzo delle Libby half-life, (b) l’utilizzo dell’Acido Ossalico I o II o un’appropriata standard secondario come il moderno radiocarbonio standard, (c) la correzione per esempio frazionamento isotopico per un normalizzati o valore di base di -25.0 per mille relativo al rapporto di carbonio 12/carbonio 13 del carbonato di standard VPDB – Cretaceo belemnite formazione Peedee nella Carolina del Sud, (d) zero BP (Before Present) è definito come AD 1950, e (e) l’ipotesi che globale del radiocarbonio livelli, che sono una costante.

Errori standard sono riportati anche in un risultato di datazione al radiocarbonio, quindi i valori”±”. Questi valori sono stati ricavati attraverso mezzi statistici.

Pioniere della datazione al radiocarbonio

Il chimico fisico americano Willard Libby ha guidato un team di scienziati nell’era post seconda guerra mondiale per sviluppare un metodo che misura l’attività del radiocarbonio. Egli è accreditato per essere il primo scienziato a suggerire che l ” isotopo di carbonio instabile chiamato radiocarbonio o carbonio 14 potrebbe esistere nella materia vivente.

Sig. Libby e il suo team di scienziati sono stati in grado di pubblicare un documento che riassume la prima rilevazione del radiocarbonio in un campione organico. Fu anche il signor Libby che per primo misurò il tasso di decadimento del radiocarbonio e stabilì 5568 anni ± 30 anni come emivita.

Nel 1960, il signor Libby ha ricevuto il premio Nobel per la Chimica in riconoscimento dei suoi sforzi per sviluppare la datazione al radiocarbonio.

1. American Chemical Society National Historic Chemical Landmarks. Scoperta della datazione al radiocarbonio (accesso 31 ottobre 2017).
2. Sheridan Bowman, datazione al radiocarbonio: Interpretando il passato (1990), University of California Press

Ulteriori letture:

Accelerator Mass Spectrometry Radiocarbon Dating
Calibration of Carbon 14 Dating Results
Radiocarbon Dating and Bomb Carbon