１．はじめに
　自然界に放射性炭素¹⁾（¹⁴Ｃ）が存在することは予測されていたものの，通常の炭素（¹²Ｃ）
と比べて，ごく微量しか存在せず，かつ微弱な放射線しか出さないため確認が遅れた．
1948-1949年に，シカゴ大学の Willard Frank Libby (1909-1980）と彼の教え子達である
James R. Arnold と Ernest C. Andersonらは，日夜実験につぐ実験を重ねて，ついに¹⁴Ｃを
正確に検出し年代を決定する方法（radiocarbon method of dating）を確立した．
　この手法は，考古学をはじめ正確な年代を必要とする学問分野で，次第にその有用性が
広く認められるようになった．その後新技術が導入され，世界各地で測定法の改良が行わ
れてきた．
その結果，今日では¹⁴Ｃ年代が多岐にわたる研究分野で使用され，科学の発展に大いに
寄与している．このように，¹⁴Ｃ年代測定法の生みの親である Libby の業績は全世界的に
高く評価され，1960年12月 Libby はノ−ベル化学賞を授賞した．

　　^{1) 14}Ｃ：Radiocarbon：通常の炭素−たとえばダイアモンド，石墨，木炭など−の質量
　　　数は12（¹²Ｃ）である．その兄弟分にあたる同位元素として，¹³Ｃと¹⁴Ｃがある．兄弟と
　　　いえば¹⁴Cが¹²Cから誕生したように思われるかもしれないが、後述のように¹⁴Cは¹⁴N
　　　から誕生し、5,730年の半減期を経てふたたび元の¹⁴Nに戻っていく。
　　　なお¹⁴Ｃの存在比は，¹²Ｃに対し，10^-12ときわめて少ない．

２．原理
　¹⁴Ｃ年代測定は，自然界にごく微量存在する¹⁴Ｃの半減期²⁾を利用した年代決定法である．
¹⁴Ｃは大気圏の上部で宇宙線と窒素原子(¹⁴N)との核反応で生成される．そして直ちに酸素
と化合し二酸化炭素（¹⁴ＣＯ₂）となり，大気の大循環によって通常の二酸化炭素（¹²ＣＯ₂）と
ともに大気圏内に拡散し，また海水に吸収され炭酸塩となる．
　生物は，二酸化炭素を呼吸作用で取り入れ，あるいは¹⁴Ｃを含む有機物を栄養源として
　体内に取り込み成長している．生物が死亡すると，生物の呼吸作用も栄養分の摂取も停止
　し，生物体内に蓄積された¹⁴Ｃは半減期ごとにβ線を出して（β壊変）規則正しく減少していく．
　そこで生物の死後，体内に残存している¹⁴Ｃと，現在の生物が体内に有する¹⁴Ｃの割合が
　分れば，その生物の死亡年代³⁾を正確に決定することができる．　　　　　　　　　　　　　　　　

　²⁾ はじめに存在した放射能が1/2に減少するのに要する経過時間：¹⁴Ｃの場合は，Libby
　　によると5,568年である．ただし正確には，5,730年であることが明らかになっている．　　　　　　　　　　　
　^{3) 14}Ｃ年代は，1950年を基準年（0）として，これより遡る年代が実験室の試料番号とともに
　　とともに示される．例：18,560±250y BP（NU-1234）．なお±の後の数値は測定値の統計　　　　　　　　
　　誤差（±1σ）であり，NUは Nihon University で測定したことを表わす全世界共通唯一の　　　　　　　　
　　実験室コ−ドである． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

３．方法
　¹⁴Ｃは，半減期（5,568年）ごとにβ壊変し，正確に1/2，1/4，1/8，1/16と減少していく．
いま東京郊外の団地の造成現場で，地中に埋もれていた遺跡が発見され，焚き火跡があった
としよう．そこにもしも木炭が見つかったとすれば，その木炭に含まれる¹⁴Ｃの存在比（遺跡
が立地していた当時と現在の¹⁴Ｃ濃度の割合：原子比でもよい）が分れば，その遺跡が使用さ
れた年代を決定できる．
　その原理は，次の様に説明できる．たとえば現在生きている生物が体内に128個の¹⁴Ｃを
もっているとしよう．地中から発見された木炭や古生物（貝化石）の¹⁴Ｃを測定したところ，
64個残っていたとしたら，その木炭が樹木であった年代や古生物（貝）の死亡年代は、丁度
5,568年前であり，もしも32個残っていたら11,136年前ということになる．
　¹⁴Ｃ濃度（または比）を測定するには，知りたい年代を指示してくれる試料を採取する
ことから始まる．よく使用される試料として，地中に埋っていた木炭，木片，泥炭，埋没土
壌，貝殻，さんご，骨など⁴⁾がある．これらの試料を化学処理し，次の(1)〜(3)のいずれか
の方法で年代決定を行う．すなわち，試料を化学処理し（1）二酸化炭素（ＣＯ₂）やアセチ
レン（Ｃ₂Ｈ₂）のような気体を生成し，その中に含まれるβ線を比例計数管で測定する気体
計数法か，あるいは（2）ベンゼン（Ｃ₆Ｈ₆）やメタノ−ル（ＣＨ₃ＯＨ）を生成し，これに
シンチレ−タ−溶液を加え，液体シンチレ−ション・カウンタ−でβ線を測定する液体計数
法，そして（3）¹⁴Ｃと¹³Ｃや¹²Ｃの存在量（比）を加速器を使用して直接測定するＡＭＳ
（Accelerator Mass Spectrometry）法のいずれかである．これらの方法には，それぞれ
一長一短がある．
　最新のＡＭＳ¹⁴Ｃ年代測定技術を駆使すれば，わずか 10μg の花粉の年代を，あるいは
南極大陸の氷を約2kg実験室に持ち帰れば，その年代を決定できるようになった（小元、
2002 参照）．
　現在，日本大学年代測定室では，（1）および（2）の方法で¹⁴Ｃ年代測定を行っており，
約６万年前までの年代決定が可能である．

　　⁴⁾ 紙，布切れ，漆，氷，海水，石筍なども測定できる．

４．応用
　Libby らは，¹⁴Ｃ年代の信頼性を確認するため，まず古代エジプトの遺跡で年代既知の
木材を試料として年代測定を行った．その結果，推定年代と測定年代は統計誤差の範囲
で一致し，その信頼性がきわめて高いことが実証された．その後，ワシントン大学第四紀
研究所の Minze Stuiver 教授らの献身的な努力により，¹⁴Ｃ年代と暦年代間の精密な補正
年代が５〜１０年単位で約１万年前まで明らかにされた．またそれ以前の年代はウラン
シリ−ズ年代による校正が行われた．1980年代以降，測定にコンピュ−タ技術も取り入れ
られ，測定値の信頼性はさらに向上して現在に至っている．
　¹⁴Ｃ年代は，現在次のような学問分野で利用されている．
（1）考古学：遺跡の年代決定．古環境の復元，（2）自然地理学：環境変遷，地形形成年代
の決定および地形面の対比．地形変化速度の決定，（3）第四紀地質学：堆積物の年代
決定，（4）地震学：活断層の年代決定，地震の活動時期の推定，（5）火山学：火山の噴火
年代の決定，（6）生態学：古環境（植生）の復元，（7）雪氷学：氷河や氷床の年代決定，
（8）海洋学：海水準変動，海水循環，（9）地球物理学：宇宙線の強度変化，(10）歴史学：
古文書の信憑性の確認，（11）その他：古文化財の鑑定，犯罪捜査など．

　日本大学文理学部地理学科では，専門科目に『自然地理学特別講義�T』や『自然地理
学実験�T』を設置し，授業の一環として¹⁴Ｃ年代測定法をカリキュラムに入れている．
また測定結果は、地理学教室や地球システム科学教室などの教員や学生・院生によって
各種の研究および教育に活用されている．

５．外部試料の測定
　わが国では¹⁴Ｃ年代測定を行っている機関が少ないため，大学・研究所・企業各社・
官庁・文化財関係機関・博物館などから年代測定の要望が強い．このため，委託研究や
各種の研究費による¹⁴Ｃ年代測定を行っている（委託研究の項目参照）．
　年代測定結果は，内外の学術誌および報告書に，日本大学で測定されたことを明記の
上発表された．
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