Met deze techniek kun je de ouderdom van een organisch monster vaststellen op basis van de halfwaardetijd van het 14C-isotoop. Het idee is dat gedurende het leven van een organisme de actuele waarde van dit isotoop wordt opgenomen en na het afsterven van het organisme het radioactieve verval van het isotoop plaatsvindt. Dat betekent dat er organisch materiaal beschikbaar moet zijn, zoals hout en ander plantaardig materiaal, maar het kunnen bijvoorbeeld ook botten zijn.
Het 14C-isotoop wordt constant in de atmosfeer aangemaakt door de kosmische straling. Deze straling beschiet de atmosfeer met neutronen. Wanneer een normaal stikstofatoom (14N) door zo’n neutron wordt geraakt, dan neemt het deze op en verliest vervolgens een proton. Dat stikstofatoom verandert daardoor in een 14C-isotoop van het koolstofatoom.
Deze 14C-isotoop is echter niet stabiel en heeft een halfwaardetijd van 5730 jaar. Dat is geen exact getal, maar heeft momenteel een foutenmarge van ongeveer 40 jaar, dus de halfwaardetijd is tussen de 5690 en 5770 jaar. Dat houdt in dat van de 1000 atomen van die isotoop er na 5730 jaar nog maar 500 isotoop zijn en de rest weer vervalt naar een het stabiele stikstofatoom door een elektron af te scheiden. Na nog eens 5730 jaar zijn er nog maar 250 isotopen, na nog eens 5730 jaar nog maar 125 enzovoorts. Na ongeveer tien keer de halfwaardetijd is er van die 1000 isotopen nog maar 1 over. Daardoor is deze methode bruikbaar tot ongeveer 50.000 jaar geleden.
De afname van isotopen in de lucht wordt constant aangevuld door de aanmaak van nieuwe 14C-isotopen. Het percentage van deze isotopen kan echter nog wel gedurende de tijd variëren. Daarvoor zijn ijktabellen opgesteld die een correctie voor die variatie kunnen aanbrengen. De op basis van 14C bepaalde tijdschaal kan op die manier worden gecorrigeerd tot een normale kalenderdatering.
Er zijn echter ook nog andere factoren in het spel. Van nature komt 14C in de oceanen in een ongeveer 5% lagere concentratie voor dan op het land en dat zou zonder correctie betekenen dat de zeedieren ongeveer 400 jaar te oud worden gedateerd. Wanneer mensen deels vis eten, betekent dat ook dat zij te oud worden gedateerd, maar hierbij is het van belang te weten hoeveel deze mensen afhankelijk zijn van voedsel uit de zee en hoeveel van voedsel op het land. Hoe meer het voedsel uit zee komt, hoe ouder ze worden gedateerd, maar dat kan dus maximaal 400 jaar te oud zijn.
Er is een alternatief om deze onzekerheden te verminderen, namelijk door gebruik te maken van dendrochronologie. Hierbij worden jaarringen van bomen gebruikt om de leeftijd te bepalen. Van die jaarringen wordt dan het 14C-gehalte bepaald en op die manier kan men de leeftijd worden geijkt. Periodiek worden door de organisatie IntCal nieuwe ijkgegevens opgeleverd, die dan via hun website worden gepubliceerd. Er zijn momenteel drie van die tabellen, zoals eerder aangegeven is er een aparte voor materiaal uit de oceanen. De twee andere zijn respectievelijk voor het noordelijk en zuidelijk halfrond, daar zijn de verschillen weliswaar niet zo groot, maar groot genoeg om rekening mee te houden. Een voorbeeld van zo’n ijktabel is hieronder weergegeven:
De lijn verloopt redelijk recht, maar het mag duidelijk zijn dat de 14C leeftijd over het algemeen te laag is en dus naar boven moet worden gecorrigeerd. Voor degenen die de grafiek goed bekijken zien ook een aantal onregelmatigheden in de lijn. Wanneer we het stukje rechtsboven wat uitvergroten zien we dat bij dergelijke onregelmatigheden nog een ander probleem ontstaat. Bij een 14C leeftijd tussen de 49500 en 50500 kun je verschillende waarden aflezen voor de leeftijd in jaren BP. Zo kan bij de 14C leeftijd van 50000 de leeftijd in jaren BP zowel 52760, 53420 als 54900 zijn. Dit is een verschil van meer dan tweeduizend jaar!
De datering wordt in een aantal kalenderjaren BP (Before Present) weergegeven, voor de ijkgegevens is het referentiejaar 1950, dus daar moet in 2025 dan nog 75 jaar bij worden geteld om tot een goed resultaat te komen. De uiteindelijke meetprecisie heeft met uitzondering van de eerder genoemde fluctuaties een afwijking van 0,2 – 0,5%. Voor een datering van 1000 jaar kan dat een verschil van 2 tot 5 jaar opleveren, voor 50.000 jaar is dat 100 tot 250 jaar.
Bronnen:
– IntCal – Data – Curves
– Rijksdienst voor het cultureel erfgoed – C14-datering
– Chemistry LibreTexts – Radiocarbon Dating