LE CYCLE DU CARBONE14

Sa création

Certains protons cosmiques, en provenance de galaxies, sont déviés par le champ magnétique terrestre. Ils donnent, par choc sur des molécules d'oxygène ou d'azote de l'air, des neutrons. Après ralentissement, ces neutrons redonnent, avec une probabilité quasi-totale sur l'azote de l'air, du carbone 14 et de l'hydrogène selon la réaction suivante:

¹⁴₇N + ¹₀n g ¹⁴₆C +¹₁H (réaction mise en évidence par W.F. LIBBY en 1946)

Le carbone 14 ainsi formé s'oxyde rapidement, donne une molécule de ¹⁴CO₂ qui se disperse. La proportion en ¹⁴C dans l’air est la même dans les êtres vivants.

La production de carbone 14 varie d’un facteur de 4 à 5 entre l’équateur et le pôle et subit des variations au cours d’un cycle solaire (11 ans), ce qui rend difficile le calcul exact du taux de production du ¹⁴C (teneur en ¹⁴C dans l’atmosphère). Des calculs plus récents conduisent à un taux de production moyen de 2.25 ± 0.1 atomes ¹⁴C cm^-2 sec^-1.

Sa désintégration

Lorsque les échanges entre un organisme vivant et la réserve de carbone cessent, le taux de carbone 14 commence à diminuer. Cette diminution est de 13,6 désintégrations par minute et par gramme (dpmg). Par exemple, 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 ¹⁴C est alors libre de se désintégrer sans compensation, selon la réaction suivante :

¹⁴₆C g ¹⁴₇N + ⁰_-1e (à chaque désintégration, un éléctron est libéré : le carbone 14 est dit émetteur radioactif ß^-)

Lorsque les échanges, le ¹⁴C n'est plus renouvelé, sa radioactivité décroît alors de la moitié tous les 5568 ans (période adoptée par convention internationale), c'est la période de demi-vie.

Au bout de 5568 ans on peut donc s'attendre à ce que le nombre de désintégration dans le morceau de bois diminue de moitié et passe donc de 13,6 dpmg à 6,8. Il est ainsi possible d'évaluer l'âge d'un morceau de bois (ou de tout autre matériau d'origine organique) d'après son degré de radioactivité. Ainsi, on a pu effectuer la datation des grottes de Lascaux par exemple.

Ainsi, formation et désintégration du ¹⁴C se produisent simultanément et permettent d’arriver à un équilibre radioactif qui maintient constante la proportion en ¹⁴C