自然界中存在3种碳的同位素，它们的重量比例是12∶13∶14，分别用碳-12、碳-13、碳-14来表示。前二者是稳定同位素，碳-14则有放射性。碳-14在大气中存在，在大气高空层中，因宇宙射线中子和大气氮核作用而生成。它在大气中与氧结合成C4O2分子，与二氧化碳的化学性能是相同的。因此，它与二氧化碳混合一起，参与自然界的碳交换运动。同时，碳-14因光合作用而被植物吸收，并贮存在植物之中。人和动物需要食用植物，于是也在人体和动物体内存留。生物在存活期间，它们不断地从大气中获取这种放射性碳。但是任何一种动物或植物一旦死亡，它就停止吸收，而且会使存留体内的这种放射性碳不断减少。大约经过5730年，它的含量可以衰减一半。因此，物理学家将5730年称为半衰期。由此可知，只要用仪器测出树木、谷物、人骨、兽骨等生物遗骸中现有的碳-14含量，与它原始的碳-14水平相比，就可以推算出它们在多少年前死亡，进而可以推断与它们共存的遗存(诸如建筑遗址、墓葬或其他遗物)距今已有多少年了。
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