Le carbone 14

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  • Publié le : 18 avril 2011
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Travail Personnel Encadré
Les Accélérateurs de Particules
Comment les scientifiques s'aident-t-ils du 14C pour dater des éléments ?

Dans cet exposé, nous allons vous présenter et vous expliquer le fonctionnement d'une équipe de scientifiques dont leur principale fonction est de dater des éléments tels que des sédiments, des os, des matières organiques, etc. Notre recherche a été facilitéedans la mesure où nous sommes allés visiter le site du LMC14 ( Laboratoire de Mesure du Carbone 14 ) au Centre National de la Recherche Scientifique de Saclay dans l'Essonne. Nous allons vous expliquer comment utilisent-t-ils le Carbone 14 pour dater ces éléments grâce à un Accélérateur de Particules.
Tout d'abord, un accélérateur de particules est un instrument permettant de communiquer del'énergie à un faisceau de particules. Cependant, on ne peut pas agir sur une particule neutre. Pour qu'elle soit sensible à l'action d'un champ électrique ou d'un champ magnétique, il faut que cette particule possède une charge. Il existe plusieurs types d'accélérateurs de particules, de plusieurs taille pouvant mesurer jusqu'à une vingtaine de kilomètres. Dans cet présentation, nous allons nousintéresser à Artémis : un accélérateur de particules linéaire couplé de spectromètres de masse.

I – Le Carbone 14

a) D'où vient-il ?

Dans l'atmosphère, on peut trouver du carbone sous plusieurs formes :
le carbone 12 noté 12C
le carbone 13 noté 13C
le carbone 14 noté 14C
La présence de carbone 12 dans l'atmosphère équivaut à 1% de la présence de carbone 13. Et la présence de carbone14, elle, est égale à la présence de carbone 12 multiplié par 1012.
Le carbone 14 est un isotope radioactif de la molécule de Carbone. Il est formé dans la haute atmosphère lors de l'absorption de neutrons par les atomes d'azote ( noté 14N ). Ces neutrons proviennent de la collision des rayons cosmiques avec les atomes de l'atmosphère, notamment l'oxygène.

b) A quoi peut-il servir ?

Onanalyse le carbone 14 pour de nombreuses raisons :
L'analyse des archives climatiques qui donne accès à une chronologie précise de l'enchaînement des événements climatiques du Quaternaire récent, indispensable à la compréhension du système climatique.
La datation des eaux souterraines qui permet l'établissement de modèles hydrogéologiques.
La datation des coquilles fossiles qui permet lareconstruction de la circulation océanique passée et l'étude de la ventilation des eaux profondes océaniques en relation avec les grandes variations climatiques.
La datation au 14C permet aussi d'étudier la fréquence des événements volcaniques ou sismiques et une application à la prévention des risques.

Mais nous allons nous intéresser plus précisément à la datation d'éléments par lecarbone 14 et au déroulement de cette procédure.

c) Sa demi-vie

Le carbone 14 possède une demi-vie, c'est à dire que dans chaque éléments comportant cet atome, le taux de carbone 14 est divisé par deux toutes les 5730 années. La courbe représentant la demi-vie du carbone 14 en fonction du temps et du taux de carbone 14 est une courbe exponentielle qui n’atteint jamais le zéro absolu. Cependant,le taux de carbone 14 présent dans chaque éléments est infiniment petit à partir de 50 000 ans, ce qui nous empêche de dater des objets datant de cette époque avec la technologie actuelle.

II - L’échantillonnage

a) Que doit-on utiliser pour l’échantillonnage ?

Tout d'abord, pour dater un élément, il faut prélevé un échantillon représentatif de l'ensemble. La surface de l'objet à daterpourrait être endommagée ou des résidus d'autres substances pourrait s'être mélangés à l'objet. Il faut donc, de préférence, prélevé un échantillon au cœur de l'élément.

b) Traitement

Après avoir prélevé l'échantillon, il faut lui administrer un traitement. Selon l'objet à dater, les scientifique utilisent différents processus. Pour pouvoir analyser cet échantillon, il faut donc le...
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