由于其半衰期达5,730年,且碳是有机物的元素之一,我们可以根据死亡生物体的体内残余碳-14成分来推断它的存在年龄。生物在生存的时候,由于需要呼吸,其体内的碳14含量大致不变,生物死去后会停止呼吸,此时体内的碳-14开始减少。由于碳元素在自然界的各个同位素的比例一直都很稳定,人们可透过测量一件古物的碳14含量,来估计它的大概年龄。这种方法称之为放射性碳定年法。
这个方法估计的大气碳-14含量通过植物年轮(最多可推算到大约10000年前)或者洞穴堆积物(例如钟乳石,最多可推算到大约45000年前)来推算。根据这个推算(更确切的说)对比年轮和洞穴堆积物就可以建立起碳-14的年代变化模型,从而获得其它样本的年龄。
不过,碳-14测年法最大测算时间不超过6万年,而且所测得的年代有颇大的误差。而且它的假定,即大气中的碳-14浓度不会随时间而改变,也与事实有落差。此外,碳-14测定法亦有可能受到诸如火山爆发等自然因素影响,因为在火山喷发时将地下大量气体和物质带到大气中,从而影响碳-14在某区域大气中的含量。所以,若没有其他年代测定方法(如:利用树木的年轮)来检订,单单依赖碳-14的测年数据并不完全可靠。随着现代工业的高速发展和大量化石燃料的应用,古代深藏地下的碳-14被排放到大气中并进入生物循环,放射性碳定年法的结果因此也十分容易受到干扰。
利用宇宙射线产生的放射性同位素碳—14来测定含碳物质的年龄,就叫碳—14测年。由美国科学家马丁·卡门与同事塞缪尔·鲁宾于1940年发现。已故著名考古学家夏鼐先生对碳—14测定考古年代的作用给了极高的评价:“由于碳—14测定年代法的采用,使不同地区的各种新石器文化有了时间关系的框架,使中国的新石器考古学因为有了确切的年代序列而进入了一个新时期。
那么,碳—14测年法是如何测定古代遗存的年龄呢?原来,宇宙射线在大气中能够产生放射性碳—14,并能与氧结合成二氧化碳形后进入所有活组织,先为植物吸收,后为动物纳入。只要植物或动物生存着,它们就会持续不断地吸收碳—14,在机体内保持一定的水平。而当有机体死亡后,即会停止呼吸碳—14,其组织内的碳—14便以5730年的半衰期开始衰变并逐渐消失。对于任何含碳物质,只要测定剩下的放射性碳—14的含量,就可推断其年代。