Radiometrische Altersbestimmung

Die radiometrische Datierung beruht auf dem stetigen Zerfallsgesetz: N(t) = N_0 e^(-λt). Die Zerfallswahrscheinlichkeit pro Zeiteinheit ist eine Konstante, die unbeeinflusst von Temperatur, Druck oder chemischen Bindungen ist. Dies ergibt eine Uhr von bemerkenswerter Genauigkeit. Durch Messung des Verhältnisses von verbleibenden Mutterisotopen zu angesammelten Tochterisotopen berechnen Geologen die Zeit, die seit dem Abkühlen des Gesteins vergangen ist. Diese Uhr erfordert jedoch ein geschlossenes System. Entweichen Isotope durch Verwitterung oder Metamorphose, wird die Uhr verzerrt. Moderne Geochronologen nutzen mehrere Zerfallssysteme (wie U-Pb und K-Ar) parallel, um Alter zu verifizieren und offene Systeme zu erkennen.

Die Kernidee ist die Halbwertszeit: die feste Zeitspanne, in der die Hälfte eines radioaktiven Mutterisotops in sein Tochterisotop zerfällt. Nach einer Halbwertszeit sind noch 50% des Mutterisotops übrig, nach zweien 25%, nach dreien 12.5%. Da sich der Anteil in jedem Intervall halbiert, verrät die verbleibende Menge, wie viele Halbwertszeiten vergangen sind. Gibt man einen Mutteranteil von 0.25 ein, meldet das Werkzeug ein Alter von zwei Halbwertszeiten — bei Kohlenstoff-14 (Halbwertszeit ≈ 5,730 Jahre) rund 11,460 Jahre.

Atmosphärische Kernwaffentests zwischen 1955 und 1963 verdoppelten den Gehalt an Kohlenstoff-14 in der Luft nahezu und erzeugten einen scharfen Bombenpuls. Nach dem Teststoppabkommen von 1963 sank dieser Überschuss an Radiokohlenstoff stetig, während er sich in Ozeane und Pflanzen einmischte. Forensiker lesen diesen Rückgang heute im Zahnschmelz oder im Gewebe der Augenlinse ab, um das Geburtsjahr eines Menschen auf ein bis zwei Jahre genau zu bestimmen — und um gefälschte Weine und Gemälde zu entlarven, die nach 1950 entstanden.