放射性定年法

放射性定年法，又稱放射性年代測定法，是利用測定被測定物中某些放射性同位素與其衰變產物的比率，之後應用這种放射性同位素半衰期計算年代的方法，亦被稱為絕對定年法。

原理

放射性衰變

放射性衰變鏈之例：鉛-212（²¹²Pb）轉為鉛-208（²⁰⁸Pb）。各母元素透過α衰變或β⁻衰變，自發衰變為子元素（衰變產物）。最終的衰變產物為鉛-208（²⁰⁸Pb），性質穩定，且不再產生自發放射性衰變。

一般物質皆是由化學元素之結合體所組成，各有其獨特的原子序數，標明了原子核內的質子數。另外，元素核內可擁有相異的中子數，而以不同的同位素狀態存在。有的特定元素的特定同位素被稱作核種。有的核種本身性質不穩定，因此在某些特定時刻，此類核種的原子會自然轉換為不同的核種。這種轉變可以多種方式達成，包括放射性衰變，其可以發射粒子（通常為電子（β衰變）、正電子或α粒子）、電子捕獲或自發裂變進行。

地質年代方程式

放射性衰變對應之地質年代的數學表達式為：

D = D₀ + N(e^λt − 1)

其中，

t 表檢體之年代。

D 表檢體中子元素的原子數量。

D₀ 表最早成分中子元素的原子數量。

N 表檢體中母元素的原子數量。

λ 表母元素的衰變常數，等於母元素放射性半衰期的倒數乘以自然對數2。

碳十四定年法

主條目：放射性碳定年法

對於生物體測定年代，在古生物學中除地層定年法外還經常使用碳十四定年。

碳十四定年法是美國人威拉得·利比發現的，他也因此發現獲得了1960年的諾貝爾化學獎。碳十四定年法的原理是：生物體在活着的時候會因呼吸、進食等不斷的從外界攝入碳十四，最終體內碳十四與碳十二的比值會達到與環境一致 （該比值基本不變），當生物體死亡時，碳十四的攝入停止，之後因遺體中碳十四的衰變而使遺體中的碳十四與碳十二的比值發生變化，通過測定碳十四與碳十二的比值就可以測定該生物的死亡年代。

不過因為碳十四的半衰期比較短，碳十四定年法的應用局限於5到6萬年。

現代定年方法

• 鈾鉛定年法 - 通過測量鈾-235和鉛-207以及鈾238和鉛206的比例測量石頭，可以測量大約一百萬到超過45億年的年代，精準度大約為測量範圍的0.1-1%。
• 釤釹定年法 - 通過測量¹⁴³Nd和¹⁴⁴Nd比例測量地球上古老的隕石和石頭的關係。在地幔形成後釤釹同位素的比例比較穩定，可以用於定年。 精準度為在25億年範圍內少於2千萬年殘留誤差。
• 鉀氬定年法 - 鉀-40衰變為氬-40。氬氣在石頭為液體（岩漿或熔岩）時會自由逃逸，而在石頭凝固（火成岩）後則保留在石頭中。鉀-40有12.48億年的半衰期，因此可以用於測量超過100,000年的石頭，但因為氬含量太低影響精度，不能測量比較年輕的石頭。.
• 銣-鍶定年法 - 銣-87衰變成鍶-87有13億年的半衰期。用於測量火成岩和變質岩，還被用於測定月球石。在封閉環境下礦石所含有銣鍶的比例應比較穩定。但因為地質運動等原因測量殘留誤差較大，大概為每30億年有3到 5千年殘留誤差。
• 鈾釷定年法 - 鈾-234衰變為釷230有80,000年的半衰期，同時鈾235衰變為鏷231有34,300年的半衰期。因為鈾可在水中溶解，但是釷和鏷卻不溶解於水，因此可以用於測定海底沉積層的年代。可用於測量大約到500,000年前的年代。
• 放射性碳定年法 - 生物呼吸二氧化碳時使得體內碳-14的比例基本與當時大氣相同。生物死後碳14逐漸衰變，可以用於測量從現在到約58,000至 62,000年前的年代。
• 裂變痕跡定年法 - 分析鈾裂變後在礦石和玻璃上破壞的痕跡
• 氯-36 定年法 - 從1952年到1958年之間的核試驗導致海水受輻射產生大量本來很罕見的氯-36。這种放射性的氯逐漸擴散到土壤和地下水中，因此氯-36可以用來測量50年代以後的地質定年。
• 熱釋光定年法 物體在加熱時會把積累的輻射能以光的形式輻射出來。熱釋光的強度與它所接受的核輻照的多少成正比。由於陶瓷所受的核輻射是來自於自然環境和陶瓷本身所含的微少的放射性雜質（如鈾、釷和鉀40等），其放射性劑量相對恆定，因此熱釋光的強度便和受輻射時間的長短成正比。在陶瓷的燒制過程中原始的熱釋光能量都會因高溫而全部釋放掉，此後陶瓷重新積累輻射能，所以最後所測量得到的輻射能，是與陶瓷的燒制年代成正比。

其他定年法

• 氬氬定年法
• 碘氙定年法
• 鑭鋇定年法
• 鉛鉛定年法
• 鑥鉿定年法
• 錸鋨定年法
• 鈾鉛氦定年法
• 鈾鈾定年法