La datazione radioattiva è un metodo per calcolare l’età di rocce e fossili attraverso le concentrazioni di alcuni elementi radioattivi in prossimità di tali oggetti o come parte della loro struttura chimica. Esistono vari metodi di datazione radioattiva utilizzati a seconda che ciò che viene analizzato sia organico o inorganico, e ogni processo si basa su ipotesi sullo stato originale del materiale che viene datato e su scale temporali geologiche accettate. Mentre la natura del decadimento radioattivo si basa su principi scientifici consolidati per gli elementi radioattivi che sono ben provati, le ipotesi utilizzate per calcolare l’età effettiva di un oggetto da questi principi sono soggette a dibattiti e controversie.
La datazione al carbonio radioattivo è il metodo più comune utilizzato per datare fossili di origine umana o manufatti di antiche civiltà umane. Viene utilizzato l’isotopo del carbonio 14 (14C), poiché ha una breve emivita effettiva di decadimento di 5,725 anni in cui decade in azoto 14 (14N), e si trova in concentrazioni minime praticamente in tutti i composti organici sulla Terra. Il carbonio 14 è presente in concentrazioni note nell’atmosfera e in tutte le piante e gli animali coinvolti nello scambio di gas CO2 attraverso processi di respirazione. Dopo che una pianta o un animale è morto ed è stato sigillato da un’ulteriore esposizione all’aria, la quantità di carbonio 14 diminuisce lentamente nei resti, così come nel terreno circostante. Questa variazione può essere paragonata alle concentrazioni atmosferiche per determinare un’età approssimativa per quando la creatura è morta o quando un artefatto inorganico è stato sepolto nel terreno vicino a resti organici.
I metodi di datazione radioattiva per periodi di tempo più antichi o fossili ritenuti vecchi di milioni di anni comportano l’uso di elementi con tassi di decadimento molto più lenti del carbonio 14. Comunemente, viene utilizzato l’uranio 238 (238U), poiché decade lentamente in una forma stabile di piombo (206Pb) nel corso di 4,500,000,000 di anni. Un altro isotopo con un lungo tasso di decadimento che viene utilizzato per datare le formazioni geologiche è il potassio 40 (40K), che decade in argon 40 (40Ar) in 1,250,000,000 di anni. Mentre gli elementi radioattivi come gli isotopi del carbonio o dell’uranio decadono, rimangono inalterati da altri processi in corso intorno a loro, come i cambiamenti di calore, pressione e reazioni chimiche. Ciò li rende prevedibili in termini di velocità di cambiamento e i loro tassi di decadimento sono l’assunto fondamentale su cui è costruita la scienza della datazione radioattiva.
L’argomento principale relativo all’accuratezza della datazione radioattiva è incentrato sull’età geologica che la scienza assume per la Terra, a partire dal 2011. Poiché è impossibile per gli esseri umani conoscere lo stato esatto di una roccia o di un deposito fossile quando è stato originariamente creato migliaia o milioni di anni fa, è possibile che gli elementi del deposito contabilizzati nel presente non fossero un sottoprodotto del decadimento di altri elementi del campione. Gli elementi che sembrano essere sottoprodotti di decadimento potrebbero essere stati depositati nel campione nel tempo attraverso altri metodi, o sempre presenti in concentrazioni superiori al previsto insieme agli elementi in decadimento, annullando i calcoli sulla vera età di un oggetto. I test sull’età di campioni di roccia di recente formazione da eruzioni vulcaniche, condotti da più laboratori indipendenti, hanno anche prodotto età estremamente variabili di diversi milioni di anni, quando le rocce stesse si sono formate attraverso processi avvenuti meno di 100 anni fa, gettando qualche dubbio su la metodologia utilizzata nelle pratiche di datazione convenzionali.