Le carbone 14

1 – Le carbone 14

1. – Rappels sur la physique nucléaire
2. – Les différents isotope du carbone
3. – D’où vient le carbone 14 ? Quelles sont ces particularités ?

1. – La méthode de datation au carbone 14

1. – Principe de la méthode (loi de décroissance radioactive)
2. – Etalonnage (dendrochronologie)
3. – Mesures et instruments

1 – Le carbone 14

1. – Quelques rappelsTout au long de cet exposé nous parlerons de carbone 14 (noté 14C), nous commencerons par rappeler quelques principes simples de physique nucléaire afin de mieux comprendre ce qui va suivre.

La matière qui nous entoure est constituée d’atomes, et ces atomes sont liés entre eux de diverses façons. A chaque type correspond un élément chimique. Dans notre cas, nous parlerons surtout du carbone(C). Un atome est composé d’un noyau autour duquel gravitent des électrons. Le noyau quant à lui est constitué de particules qu’on ne peut pas dissocier : les protons et les neutrons comme le montre le schéma 1 ci-dessous. Les protons et les neutrons sont appelés nucléons.

Un atome est représenté ainsi : [pic]. X désigne l’atome en question, A son nombre de nucléons et Z son nombre deprotons. Ainsi le carbone s’écrit [pic] :
• Z = 6, il contient 6 protons
• A= 12, il contient 12 nucléons
• Soit A-Z = 6 neutrons.

Il est enfin utile de rappeler la définition d’isotope. En effet, pour un même élément, on peut avoir divers noyaux de même Z, mais comportant un nombre de neutrons différents, ce sont des isotopes.Exemple de l’Uranium : 238U est l’isotope le plus stable, mais il existe également les isotopes suivant : 234U, 235U, 236U…
2. – Les différents isotopes du carbone

On a dit précédemment que le carbone, sous sa forme la plus stable et la plus abondante était le carbone carbone 13 (13C) et la carbone 14 (14). C’est d’ailleurs ce dernier qui sera utilisé lors de la datation. Voici un tableaurécapitulatif des isotopes du carbone :

Tableau : Les isotopes du carbone

|Nom de l’isotope |Abondance Naturelle |Stabilité |
|12C |98,9% |Stable (avec 6 neutrons) |
|13C |1,1%|Stable (avec 7 neutrons) |
|14C |traces |Radioactif |

On voit bien que la carbone 1 est le seul isotope du carbone a être radioactif. De plus il n’est présent dans l’environnement qu’en très petite quantité. On appelle le carbone 14, radiocarbone également.1-3 – Où le trouvent-on ? Quelles sont ces particularités ?

La carbone 14 se forme dans les hautes atmosphère de la Terre. En effet, une partie des neutrons créés dans l’atmosphère par les rayons cosmiques interagissent avec l’azote pour former l’isotope radioactif du carbone selon la réaction ci dessous. La particule formée avec la carbone 14 au cours de cette réaction est un proton.Equation de formation du carbone 14 :
[pic]

Cette réaction est privilégiée du fait que l’azote constitue 78,11 % de l’atmosphère de la Terre. C’est entre 7000 mètres et 12 000 mètres que la production de radiocarbone a principalement lieu.

Le carbone 14 ainsi formé n’est pas stable, comme on l’a dit précédemment, car celui-ciest radioactif, il va donc se désintégrer au cours du temps en émettant une particule (-, qui est en réalité un électron. La réaction de désintégration est donc la suivante :

Equation de désintégration du carbone 14
[pic]

La demi-vie du carbone 14 est de 5730 années, cela signifie qu’au bout de ce temps, la moitié des atomes…