Thème 1 - Une longue histoire de la matière à l'échelle de l'univers
Le carbone 14 est présent dans l’atmosphère en proportion constante par suite du bombardement de l’azote par les neutrons cosmiques.
Ce carbone est rapidement oxydé pour donner du gaz carbonique et est absorbé par les plantes au cours de la photosynthèse. Le bois vivant contient donc toujours une certaine proportion de carbone 14, et on a constaté que cette quantité était constante dans le monde : chaque gramme de carbone contient suffisamment d'isotopes 14C pour qu'un détecteur enregistre 13.6 désintégrations par minute et par gramme de carbone (L’abondance respective des deux isotopes (98,89% ) et (1,2 10-12 %) est la même dans les composés carbonés des êtres vivants).
Lorsqu'un arbre est abattu, le bois cesse de vivre, le processus de photosynthèse s'arrête, et il n'y a plus absorption de gaz carbonique. L'isotope est alors libre de se désintégrer sans compensation car il est radioactif ?- et subit donc des désintégrations.
Au bout d’une durée caractéristique de l’isotope, il ne reste que la moitié des noyaux initialement présents. Ce temps, appelé temps de demi-vie, est de 5570 ans pour cet isotope. Ainsi au bout de 11 140 ans, seule la moitié de la moitié des noyaux persiste et ainsi de suite.
Grâce à cette propriété, il est possible par exemple de déterminer l’âge d’un charbon de bois ancien d’un foyer préhistorique en déduisant de la mesure, le nombre N(t) de noyaux et en le comparant au nombre N0 d’un échantillon standard de référence actuel.
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