Không phải tất cả các nguyên tử đều tồn tại vĩnh cửu. Sau một thời gian nào đó, chúng sẽ bị phân rã và chuyển biến thành  các nguyên tử khác. Người ta dựa lên tính chất này để tính tuổi vật chất

Phương pháp carbon phóng xạ C14:

Carbon 14 là chất đồng vị của carbon 12. Nhân của carbon 14 có cùng số  proton, nhưng  có 2 neutron nhiều hơn carbon12. Chúng có cùng số electron và  proton nên có tính chất hóa  học  tương tự  nhau.  Tuy nhiên  vì chất đồng vị  phóng xạ phát ra các  hạt tử hay các tia điện từ nên  nó bị mất dần khối lượng theo thời gian trong  khi carbon 12 bền nên  vẫn giữ nguyên khối lượng. Khi cây chết, nó không còn  hấp thu khí CO₂ trong  không  khí nữa , nên số carbon 12 trong cơ thể giữ nguyên không thay đổi.

Thực vật hấp thụ carbon trong  không  khí  của bầu khí quyển để tạo ra chất sống cho mình, nghĩa là chúng  hấp thụ Carbon 12 và Carbon 14. Carbon 14 này là chất đồng vị của carbon 12 và do tia vũ trụ đưa đến. Động vật ăn cây cỏ nên cũng có trong cơ thể chất carbon phóng xạ này. Người ta  biết được  tỷ lệ carbon phóng xạ 14 so với carbon 12 không thay đổi. Carbon 14 không  bền, sẽ bị phân hủy sau 5570 năm. Chu kỳ phóng xạ tương đương với 5730 năm, nghĩa là số carbon ban đầu sau 5730 năm sẽ còn lại một nửa. Nhưng số lượng carbon 14 bị giảm một nửa chu kỳ đời sống. Suy từ tỷ lệ giữa hai loại carbon cho phép ta định được tuổi của chất ta  muốn tìm. Nói cách khác, khi cây chết, lượng carbon14 giảm và  bị phân hủy thành Nitrogen N14. Tính tuổi của chất hóa thạch là tính số C14 còn lại theo tỷ lệ hao tổn đã quy định trước và suy ra thời gian đã dùng để có tỷ lệ còn  lại. Thí dụ như lúc đầu có 20.000 nguyên tử carbon 14 thì 5730 năm sau sẽ còn  10000 nguyên tử C14, thì sau 5730 x 3 năm sẽ còn 2500 nguyên tử C14. Cứ tiếp tục như vậy. Do đó muốn biết tuổi một vật, chỉ cần đếm số C14 của vật đó.

Nhưng vận tốc hủy hoại khi đã qua cái chặng 50 000 năm thì chỉ có kỹ thuật đo radio có tên là phổ kế khối (spectrométrie de masse) mới có thể trở lui khoảng 70 000 năm. Nếu không, phải nhờ các phương pháp khác mới tính tuổi các  hóa thạch xưa hơn nữa:

- Phương pháp Potassium Argon

Để phân tích các chất trầm tích do phún xuất thạch của hỏa sơn đóng trong các hóa thạch. Sự định tuổi cho đất đá tính theo sự phân hủy các  khoáng chất, là nửa thời gian sống, thời gian cần thiết để cho yếu tố cha bị phân hủy cho ra yếu tố con. Phần đông các khoáng chất này chứa một tỷ lệ K40 mà vận tốc phân hủy được biết là 1,3 tỉ năm, và rồi nó sẽ biến đổi thành khí Argon. Phân tích các di tích cực nhỏ của chất đồng vị phóng xạ (radio-isotope) cho phép ước lượng thời kỳ núi lửa phun trào và định tuổi các hóa thạch có tuổi rất cao

- Phương pháp phát quang nhiệt (thermoluminescence).

Một phương  pháp khác  có thể đọc tuổi của hóa thạch trên 100.000 năm, đó là sự phát quang nhiệt (thermoluminescence).

Có một số trầm tích khi bị bày ra ánh nắng, do sức nóng làm cho các điện tử đang ở trong phải từ từ ra ngoài. Ánh sáng phát ra từ các electron còn  lại cho phép ta định được tời gian trải qua từ khi chất trầm tích bị bao phủ.

- Phương  pháp địa từ (géomagnétique)

người ta dùng phương  pháp này khi lượng uranium hay potassium trong các di tích yếu. Coi như trong  lúc thay đổi khi tạo núi (orogénique), từ trường trái đất đã đổi hướng và vật chất bị chôn vùi trong vỏ trái đất đã đáp ứng theo hướng từ trường lúc  đó

- Phương pháp định tuổi bằng uranium

 Phức tạp nhất nhưng chính xác  nhất, từ chất thủy tinh lẫn trong các chất trầm tích hỏa sơn. Uranium thoái biến với nhịp độ đều đặn gọi là những "loạt U" cho tới trạng thái chì. Hai chất phóng xạ trong quá trình  là hai loại uranium: U₂₃₅ và U₂₃₈ , hai loại này tự phân hủy từng giai đoạn một để biến thành chì. U₂₃₈ trở thành Pb206 và nó là nguyên tử  thường được dùng với 146 neutron và 92 proton. U₂₃₅ có nửa thời gian sống là 1 tỷ năm và U₂₃₈ có nửa thời gian sống là 6,5 tỉ năm. Bởi vì nó kéo dài đời sống đến 6,5 tỉ năm nên  nó phải sinh ra trước  khi thái dương hệ hình thành. Nhờ một acide làm cho nó phân hủy với một  lò phản ứng hạch tâm,  Vì U₂₃₅ biến mất nhanh hơn U₂₃₈ nên tỉ số các nguyên tử U₂₃₅ trên U₂₃₈ sẽ giảm dần. Tỉ số này đánh dấu thời gian. Tuổi của các nguyên tử cổ xưa nhất được chỉ bởi "đồng hồ" này nằm trong  khoảng 10-20 tỉ năm

© http://vietsciences.free.fr Hồng Nhung