Comment expliquer la datation au carbone à un enfant ?

Le carbone 14, isotope radioactif du carbone, est produit par le rayonnement cosmique dans la haute atmosphère. Parce qu'il retombe à la surface de la Terre, tout être vivant en absorbe. Tant que l'organisme est en vie, la quantité de carbone 14 dans les cellules restera constante et au même niveau que celui contenu dans l'atmosphère. À sa mort en revanche, la quantité de carbone 14 va décroître lentement, au fil des ans, selon la loi de décroissance exponentielle de 5.734 ans. En mesurant la quantité de carbone 14 dans un fragment d'objet d'origine organique, il est ainsi possible de connaître la date approximative de la "mort" de son matériau, et donc celle de sa production. Le carbone 14 sert à dater l'organique et, depuis peu, le minéral. Sa méthode d'analyse allait permettre de situer dans le temps, à une centaine d'années près, tout vestige du passé, dès lors qu'il soit fait de bois, de tissu ou encore d'ossement… En somme, de matière autrefois vivante.

La grande majorité des atomes de carbone qui nous entourent et dont nous sommes en partie constitué sont des atomes de carbone 12 stables, mais il y a aussi des atomes de carbone 14 naturellement radioactifs et se transforment petit à petit en azote 14 stable. Lorsqu'un arbre meurt, il ne peut plus échanger son carbone avec celui de l'atmosphère, par conséquent son stock de carbone 14 diminue petit à petit alors que son stock de carbone 12 reste intact. Comme on connaît à quelle vitesse les atomes de carbone 14 se transforment, on peut déterminer la date de la mort de l'arbre en comptant combien il lui reste de carbone 14 par rapport au carbone 12. Pour expliquer cela aux élèves, vous pourriez faire l'expérience suivante avec des sabliers. Il faut insister sur le fait que, avec la méthode du carbone 14, la moitié du carbone 14 disparait au bout d'une certaine période de temps, toujours la même. Au bout d'une période, il reste la moitié du carbone 14, au bout de 2 périodes, il n'en reste qu'un quart, au bout de 3 période, un huitième, puis un seixième, etc. Dans le cas du carbone 14, la période vaut 5 570 ans. Ainsi, tous les 5000 ans environ, la moitié du carbone 14 disparait. C'est en comptant ce qui reste qu'on évalue le nombre de périodes écoulées, et donc l'âge de l'objet.