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Une horloge universelle : Les principes de base de la datation

> > Une horloge universelle : Les principes de base de la datation ; écrit le: 30 mars 2012 par azza modifié le 14 novembre 2014


Les principes de base de la datation

La propriété essentielle sur laquelle reposent toutes ces méthodes de datation, c’est la rigoureuse constance des périodes de décroissance radioactive. Rien ne peut les influencer, ni la température, ni la pression, ni l’état chimique de l’élément con­cerné, ni son environnement107. L’uranium 238, par exemple, se désintègre avec une période de 4,5 milliards d’années, et cette valeur est absolument immuable. Dès 1905, mettant à profit cette remarquable caractéristique, Rutherford estimait l’âge de la Terre à quelques 40 millions d’années en postulant que tout l’hélium pré­sent dans les minéraux provenait de la désintégration alpha des familles radioactives naturelles connues à l’époque, et qu’il ne s’en était pas échappé108. Cette détermina­tion était en accord raisonnable avec la valeur de 100 millions d’années générale­ment admise alors par les géologues. Deux ans plus tard, à partir des mêmes principes de base, mais en considérant cette fois que tout le plomb présent dans les roches était le produit final de la désintégration de la famille de l’uranium, l’Américain Bertram Boltwood aboutissait à un âge de l’ordre du milliard d’années. Bien qu’elle fût encore environ quatre fois trop faible, cette valeur approchait du bon ordre de grandeur109. Mais ce n’est qu’une vingtaine d’années plus tard que les géologues reconnurent que ces méthodes nouvelles de détermination étaient pertinentes et que notre Terre était beaucoup plus âgée qu’ils ne l’avaient cru.

Les méthodes de datation ont beaucoup progressé depuis Rutherford et Boltwood. Elles ont intégré tous les progrès effectués dans la connaissance des phénomènes physiques liés à la radioactivité ainsi que dans la détection et le dosage des isotopes stables et radioactifs concernés. Cependant, elles reposent toujours sur le même prin­cipe de base : le nombre N d’atomes d’un radio-isotope donné X diminue avec le temps selon une loi exponentielle déterminée par une seule constante, λ  dont la valeur est connue et liée à celle de la période radioactive.

    Partant de là, deux méthodes peuvent être mises en œuvre :

  •   Si l’on connaît la quantité N0 d’atomes présents à l’origine, la simple mesure du nombre N permet de calculer t. La valeur de N peut être déterminée directement par diverses méthodes, ou par l’intermédiaire de l’activité A de l’échantillon en ques­tion.
  •  La désintégration de l’isotope X (le père) donne naissance à un isotope Y (le fils), qui peut être stable ou lui aussi, radioactif. La mesure du nombre d’atomes N’ de l’isotope Y permet aussi de calculer le temps t si l’on connaît ce nombre à l’origine des temps (N’0) ainsi que N0. Lorsque l’isotope Y est stable, le nombre N’ est lié à ces deux valeurs.

Comme nous le verrons plus loin, toute la difficulté revient à connaître les con­ditions initiales, c’est-à-dire les valeurs de N0 et de N ‘0.


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