Carbone 14

Pour les articles homonymes, voir Carbone 14 (homonymie) et C14 (homonymie).

Le carbone 14, noté ¹⁴C, est l'isotope du carbone^[2],[3],[4] dont le nombre de masse est égal à 14 (c'est un isobare de la forme la plus commune de l'azote) : son noyau atomique compte 6 protons et 8 neutrons avec un spin 0+ pour une masse atomique de 14,003 241 99 g/mol. Il est caractérisé par un excès de masse de 3 019,89 keV et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de 7 520 keV^[1]. Le carbone 14 a longtemps été le seul radioisotope du carbone à avoir des applications. Pour cette raison, il était appelé radiocarbone^[5].

Un gramme de carbone 14 pur présente une activité de 164,9 GBq. L'unique mode de désintégration est l'émission d'une particule β avec une chaleur de réaction de 156 keV en se transmutant en azote ¹⁴N ; avec une période radioactive de 5 730 ± 40 ans, selon la réaction :

14
6C ⟶ 14
7N + e⁻ + ν_e.

Sur Terre, le carbone 14 est formé lors de l'absorption de neutrons par des atomes d'azote de la stratosphère et des couches hautes de la troposphère et l’expulsion d'un proton :

14
7N + 1
0n ⟶ 1
1p + 14
6C,

que l'on résume en :

¹⁴N (n, p) ¹⁴C.

Les neutrons proviennent de la collision des rayons cosmiques avec les noyaux d'atomes de l'atmosphère, principalement l'azote.