Все живые существа на нашей планете состоят из углерода. Растения поглощают углекислый газ из атмосферы и используют его для создания сложных органических соединений. Животные, в свою очередь, получают углерод, питаясь этими растениями. Углерод существует в нескольких формах: большинство атомов имеют 6 протонов и 6 нейтронов, и их называют углеродом-12. В верхних слоях атмосферы космические лучи взаимодействуют с атомами азота, что приводит к образованию углерода с 8 протонами и 8 нейтронами, известного как углерод-14.
Изотопы углерода-12 и углерода-14 обладают схожими свойствами, однако углерод-14 имеет одно важное отличие — он нестабилен. Как только растение или животное умирает, уровень углерода-14 в его организме начинает постепенно снижаться. В среднем каждые 5730 лет распадается около половины этого изотопа, что соответствует его периоду полураспада. Таким образом, после одного периода полураспада в останках останется примерно половина исходного количества углерода-14, после двух периодов — около четверти, а затем — 1/8.
Количество углерода-12, напротив, остается постоянным. Измеряя соотношение между углеродом-14 и углеродом-12, ученые могут вычислить, сколько тысяч лет прошло с момента смерти организма. Метод радиоуглеродного анализа может быть применен для окаменелостей, возраст которых составляет до 60 тысяч лет. Для изучения более древних останков исследователи используют нестабильные элементы с значительно более длительным периодом полураспада.
