Mais comment font-ils pour connaître l'âge d'un objet ancien?

Le suaire du Turin, soi-disant linceul du Christ, est un faux daté du XIIIème siècle. Les dessins de la grotte Chauvet datent d'il y a 30000ans. Mais comment font-ils pour le savoir?...

                Il s'agit en fait d'une jolie application de la radioactivité. Tous les atomes ne sont pas stables, certains se désintègrent (se transforment en d'autres atomes) au cours du temps, en suivant un rythme régulier. Voici l'histoire du carbone 14.

                Les atomes de carbone sont les composants majoritaires du charbon. Comme celui qui servait à faire certains dessins des grottes occupées par nos ancêtres. Cet atome est aussi un constituant de tous les matériaux organiques (ceux qui sont générés par des processus du vivant), comme le bois, les étoffes, les os, etc... Mais il y a plusieurs sortes de carbones. Le 12 (dont le noyau contient 6 protons et 6 neutrons), stable et largement majoritaire. Le 13 (6 protons et 7 neutrons), stable également, mais plus rare. Et surtout, intéressant ici, le 14, avec ses 6 protons et ses 8 neutrons. Celui-ci est radioactif mais très rare (1 atome de carbone 14 pour 10¹² atomes de carbone 12!). Il se transforme en azote (stable) au rythme régulier de la moitié des ses atomes qui disparaissent tous les 5730 ans.

                Visuellement, cela ressemblerait à ceci (les boules rouges sont des atomes de carbone 14, les bleues sont de l'azote)

Voici un stock initial de 14C. Déclenchons notre chronomètre	5730 années plus tard, il n'en reste plus que la moitié.	Et encore 5730 ans plus tard, la moitié de la moitié...

                Mais cela devrait faire bien longtemps qu'il n'y a plus de ¹⁴C sur Terre! Heureusement pour notre méthode de datation, le rapport ¹⁴C/¹²C est toujours sensiblement constant. En effet, le ¹⁴C est créé en permanence en haute altitude par les collisions de neutrons (particules secondaires issus de rayonnement cosmiques ou solaires) sur des atomes d'azote. Les plantes, puis les animaux le métabolisent et l'intègrent à leur structure. Quand la plante ou l'animal meurt, il ne capture plus de ¹⁴C, c'est le déclenchement du chronomètre: le rapport  ¹⁴C/¹²C constant auparavant, commence à décroître, de la façon suivante:

Cette courbe reproduit bien le rythme curieux que l'on a vu tout à l'heure: Tous les 5730 ans, les moitié des atomes de 14C disparaissent.

            Ainsi, il "suffit" de mesurer ce rapport ¹⁴C/¹²C pour connaître la date de la mort de l'organisme vivant étudié (le bois qui a donné naissance au charbon par exemple). En réalité, on mesure plutôt "l'activité" de l'échantillon. En effet, le carbone 14 émet, en se désintégrant, des particules b très rapides, enregistrables par un détecteur (compteur Geiger-Müller par exemple). Actuellement, un gramme de carbone pris "vivant" dans la nature émet 13,6 désintégrations par minute. Si on en trouve un qui n'émet plus que 6,8 désintégrations par minute, c'est qu'il a cessé d'intégrer du ¹⁴C à sa structure il y a 5730 ans, date de sa mort...

              La méthode fonctionne correctement pour des dates remontant jusqu'à 50000 ans dans le passé. Au delà, l'échantillon contiendra trop peu de ¹⁴C pour que ce soit mesurable. Pour des dates plus anciennes, ou des matériaux différents (tous n'ont pas une origine organique), on peut utiliser d'autres substances radioactives, possédant des rythmes de décroissance plus lents, mais le principe reste globalement le même.

                Curieusement, les archéologues n'utilisent pas la valeur de 5730 ans déterminée par les physiciens. Pour des raisons historiques et un peu obscures, ils préfèrent employer la valeur de 5568 ans, qui fût l'une des premières mesurées. Ils appliquent ensuite un coefficient correctif pour retomber sur leurs pieds (pourquoi faire simple...)... On s'est aperçu également, que ce fameux rapport ¹⁴C/¹²C n'avait pas été si constant que ça dans le passé, mais encore une fois, des correctifs permettent de se tirer de ce mauvais pas. Une précision de quelques dizaines d'années sur plusieurs milliers est courante.

                Voilà sûrement une application que Henri Becquerel ne soupçonnait pas lorsqu'il découvrit que ses plaques photo étaient voilées par des minerais d'uranium...