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Qu’est ce que la datation au carbone 14 ?Imaginons que vous cherchiez à dater un objet ancien. Une des meilleures méthodes pour retrouver l’âge de cet objet serait alors la datation par le carbone 14, si l'objet ne date pas de plus de 40 000 ~ 50 000 ans (on peut donc exlure par exemple les dinosaures qui se sont éteint il y a plus de 65 millions d'années).
Cette méthode s'appuie sur un phénomène physique bien connu: la radioactivité. Elle est donc un moyen redoutable pour dater des monuments, vestiges et matières organiques.
Depuis sa découverte en 1947 par Willard Libby, la datation par le carbone 14 a permis de résoudre de nombreux casse-têtes historiques et problèmes archéologiques. Son inventeur obtiendra ainsi le prix Nobel en 1960.
La datation par le carbone 14 est dite absolue car elle donne une date, un résultat chiffré, contrairement aux méthodes de datation relative qui ne permettent que de ranger des évènements dans l’ordre chronologique.
Encore une fois la radiodatation facilite le travail des archéologues et historiens qui ne doivent plus seulement se reposer sur des indices pour dater un corps ou un monuments (souvent ils cherchaient des pièces ou d'autres objets facilement datables) mais peuvent faire appel à un moyen scientifique et fiable.
L'exemple le plus connu est surement le linceul de Turin. On pensait que Jésus avait porté ce tissu lors de son enterrement mais la radiodatation mettra en évidence que le tissu datait de 1260 à 1390 après J-C.
Toutes ces raisons en font un des moyens les plus sûr et les plus utilisés pour dater de la matière quoique cette méthode ait quelques limites.
Avant de rentrer dans le vif du sujet, il faut rappeler quelques notions essentielles pour bien comprendre les principes de la radiodatation.
La matière est constituée de minuscules particules élémentaires : les atomes.
Un atome est composé d’un noyau (l’essentiel de sa masse) et d’un cortège d’électrons situé en périphérie (on peut parler de structure lacunaire).
atome de fer
Dans le noyau on distingue deux types de particules : les neutrons et les protons.
Deux atomes sont isotopes s’ils ont le même nombre de proton mais un nombre de neutron différent.
Donc 
(carbone 14) est l’isotope du carbone 12 de formule 
en suivant la notation 
(où A est le nombre de protons plus de neutrons et Z le nombre de protons).
Les neutrons et les protons sont solidement liés les uns aux autres grâce a l'intéraction forte qui agit alors comme une colle. Le noyau est donc normalement stable.
Il arrive parfois qu'un atome ait trop de neutrons ou de protons, ou renferme trop d'énergie. L'intéraction forte ne suffit plus à maintenir les neutrons et les protons : le noyau est instable.
Le noyau va donc libérer de l'énergie en émettant des rayonnements pour se transformer en un noyau plus stable. Cette désintégration du noyau est appelée radioactivité.
On distingue trois types de rayonnement lors de la désintégration du noyau : alpha, beta (moins et plus) et gamma.
C’est l’émission de noyau d’Hélium (He) par certains noyaux.
Les noyaux d’Hélium sont aussi appelés particules ou rayons alpha.
Les noyaux sont appelés radioactif apha. Ils ont un nombre de nucléons élevé. Pour se reprocher des noyaux stables ils émettent des noyaux d’Hélium (particules alpha). La radioactivité alpha est surtout utilisée en radiothérapie (Voir diagramme de Segré)
Exemple radioactivité alpha :
Le polonium 210 se désintègre en plomb 206 :
C’est l’émission d'électrons par certains noyaux. Les noyaux sont appelés radioactif ß- . Ils ont un excédent en neutrons ; un neutron se transforme en proton en émettant des électrons appelés particules ß-. La radioactivité ß- est surtout utilisée pour produire des rayons X.
Exemple radioactivité ß- :
Le cobalt 60 se désintègre en nickel 60
Le carbone 14 est radioactif bêta moins puisqu’il suit cette désintégration :
On peut donc se demander comment est apparu le carbone 14, élément radioactif si peu fréquent dans l'athmosphère. Suivons le trajet de la création d’une de ces particules de carbone 14 et de sa désintégration.
Le carbone 14 est se forme en haute atmosphère, c’est donc un cosmonucléide.
(a) un proton (vert) du rayonnement cosmique pénètre un atome atmosphérique (bleu) qui libère alors un neutron (rose).
(b) Ce neutron va alors à son tour percuter un atome d’azote 14 atmosphérique (violet). L’atome d’azote éjecte un proton de son noyau et il devient un atome de carbone 14 (marron) car un neutron a été changé avec un proton (c).
(d) Comme on l’a vu précédemment l’atome de carbone 14 est instable. Un neutron élimine un électron (jaune) et se transforme en proton .
(e) L’atome de carbone 14 redevient un atome d’azote 14.
Nous avons vu que le carbone 14 se créait dans l’atmosphère. Or Le carbone 14 se désintègre a peu près à la même vitesse qu’il est créé. La teneur en carbone 14 dans l’atmosphère et dans les êtres vivant qui l’absorbent reste constante au cours du temps grâce a cet équilibre. Il n’y a pas d’inquiétude à avoir sur le fait que le carbone 14 soit radioactif puisque nous en absorbons seulement d’infimes quantités, il y a environ 10-12 fois moins d'atome de carbone 14 que d'atome stable. Tous les objets et les êtres vivants sont radioactifs mais en très faibles mesures.
C’est l’émission de positrons par certains noyaux.
Les noyaux sont appelés radioactif ß+. Ils ont un nombre de protons élevés. Pour se rapprocher des noyaux stables de la vallée de stabilité ils émettent des positrons appelés particules ß+ .
Exemple radioactivité ß+ :
Le Phosphore 30 se désintègre en silicium 30 :
Apres une désintégration ß, un noyau peut-être encore instable. Ces noyaux instables sont appelés aussi noyau fils. Ce nouveau noyau est dans un état dit excité. Des photons que possède le noyau fils sont libérés pour redevenir stable.
Toutes ces désintégrations n'ont pas lieu au hasard. C'est le principe de demi-vie.
Ainsi le carbone 14 a une période de demi-vie égale à 5 730 ans. C'est à dire que tous les 5 730 ans le nombre de carbone 14 dans un organisme est divisé par 2 (n'oublions pas qu'il s'en crée constamment et qu'on en absorbe comme expliqué dans la partie suivante).
Au début, Libby avait estimé la demi-vie du carbone 14 à 5 568 ans. Plus on avance dans le temps et plus on progresse dans l'estimation de la demi-vie du carbone 14 qui est une donnée capitale au bon fonctionnement de la datation.
Grâce a ces notions fondamentales pour la radiodatation, nous pouvons enfin aborder les principes même de cette méthode : Théorie sur la datation au carbone 14