1-Rappels sur la radioactivité.

-Neutron :

Particule composite d'un noyau qui a une charge électrique nulle.

-Proton :

Egalement particule composite d'un noyau qui a une charge électrique de 1,603×10-19 C (quantité d'électricité traversant une section d'un conducteur parcouru par un courant d'un ampère en une seconde 1 C = 1A.s).

-Nucléon :

Composite d'un noyau qui peut être soit un neutron soit un proton.

-Isotopes :

Deux noyaux sont dit isotopes lorsqu'ils ont un nombre de protons identique et un nombre de neutrons différents.

-Répulsion électrique dans un noyau :

Répulsion entre les différents protons (qui sont chargés positivement) d'un noyau.

-Interaction forte :

Interaction entre les nucléons dont l'intensité est grande et la portée est faible qui vise à rapprocher suffisement les nucléons les uns des autres afin qu'ils forment le noyau.

-Noyau stable :

Un noyau est dit stable lorsque l'interaction forte l'emporte sur les répulsions électriques. Dans le cas contraire le noyau est radioactif, on parle alors de noyau instable.

-Radioactivité :

Phénomène spontané d'émission de particules (donc incontrôlable). Ce phénomène diminue au cours du temps. Un noyau instable se désintègre (c'est à dire émet une particule) de manière imprévisible et indépendamment du temps, de la pression et du composé chimique dans lequel il se trouve.

-Loi de décroissance radioactive :

La décroissance radioactive est la réduction du nombre de noyaux radioactifs dans un échantillon. (formule ? : dN = − λNdt )

-Activité :

Nombre de désintégrations par seconde d'une source radioactive (en Becquerel : Bq)

-Temps de demi-vie :

Durée au bout de laquelle la moitié des noyaux se sont désintégrés

2-Principe et méthode.

2.1.Principe.

Le 14C étant radioactif, on peut dater en étudiant sa radioactivité dans les objets que l'on souhaite dater, en effet le 14C tout comme les autres noyaux radioactifs suit la loi de décroissance radioactive. La datation au 14C est donc une méthode de datation radioactive basée sur la mesure de l'activité radiologique du 14C contenu dans de la matière dont on souhaite connaître l'âge absolu depuis sa mort. L'âge 14C d'un échantillon de matière organique est calculé à partir de la demi-vie conventionnelle de 5568 ± 30 ans .

2.2.Méthode.

La méthode la plus courante de datation consiste à déterminer la concentration Ct de
radiocarbone (c’est-à-dire le rapport 14C / C total) d'un échantillon à l'instant t de mesure, l'âge de l'échantillon est alors donné par la formule :

t - t0 = 1/λ * ln (C0/Ct)

où :
C0 : concentration de radiocarbone de l'échantillon à l'instant t0 de la mort de l'organisme (fabrication de l'objet) d'où provient l'échantillon.
λ : constante radioactive (probabilité de désintégration d'un noyau par unité de temps, ici par an) du 14C :
λ = ln 2 / t1/2 = 1,2110.10-4 ans -1

Un échantillon de matière peut donc être daté en mesurant soit le rapport 14C / C total avec un spectromètre de masse, soit son activité x années après la mort de l'organisme / fabrication de l'objet. La mesure du rapport 14C / C avec un spectromètre de masse est la méthode la plus utilisée car elle permet de dater des échantillons très petits (échantillons de moins d'un milligramme contre plusieurs grammes auparavant) et beaucoup plus vite (en moins d’une heure contre plusieurs jours ou semaines).
Le carbone extrait de l'échantillon est d'abord transformé en graphite, puis en ions qui sont accélérés par la tension générée par un spectromètre de masse couplé à un accélérateur de particules. Les différents isotopes du carbone sont séparés grâce à un aimant ce qui permet de compter les ions de 14C.
Les résultats sont donnée en fonction de l'année 0 (à partir de laquelle on effectue la datation) qui est fixé à 1950 car c'est cette année là où le temps de demi-vie du 14C a été déterminé en fonction de sa quantité présente dans l'atmosphère.

3-Avantages et inconvénients.

3.1.Avantages.

-L’intérêt de la datation par le 14C est qu’elle repose sur des lois physiques spécifiques à cet élément chimique, et ne dépend donc que très peu des paramètres environnementaux.

-Autres avantages : comme dit tout à l'heure elle permet d'effectuer des datations à partir de petits échantillons rapidement.


3.2.Inconvénients.

-Cette technique de datation nécessite de longues préparations en laboratoire car l'échantillon que l'on étudie peut avoir été contaminé au moment de son enfouissement ou de sa découverte ce qui fausserait les résultats. Pour éliminer ces contaminations on fait subir à notre échantillon un traitement physico-chimique. Une fois que cela est réalisé nous pouvons extraire le carbone de l'échantillon et que l'on mesure la quantité de noyau radioactif présente dans ce dernier.

-La datation par le 14C ne peut dater jusqu'à environ 50 000 ans ce qui n'est pas beaucoup quand on sait que la domestication du feu pourrait remonter à environ -790 000 ans. Au-delà , les échantillonnons ne présentent pas un rapport de 14C / C suffisamment grand pour que les techniques actuelles puissent permettent une datation. De plus pour avoir une bonne précision il est déconseillé d'utiliser cette méthode pour dater des objet de plus de 35 000 ans.

-La méthode s'appuie sur le principe que le rapport 14C / C est resté constant depuis la fabrication de l'objet à aujourd'hui ce qui n'est pas vrai puisque l’émission de carbone à considérablement augmenter depuis le 20ème siècle.

-Il faut absolument que l'objet que l'on étudie n'est pas absorbé d'autre carbone après sa fabrication sinon les résultats n'auraient plus aucun sens.