放射性元素的發現與應用使得地質年代得以確立。其中，碳-$14$ 定年法是利用一種半衰期約 $5730$ 年的碳同位素 $\ce{^14_6C}$ 進行定年，此定年法被廣泛運用在含有碳的有機物上，也獲得了 $1960$ 年的諾貝爾化學獎。$\ce{^14_6C}$ 緣起於大氣中的 $\ce{^{14}_7N}$ 受到宇宙射線的中子撞擊生成不穩定的 $\ce{^14_6C}$。$\ce{^14_6C}$ 會發生 $\beta$ 衰變，並產生 $\ce{^14_7N}$、電子 $\ce{e-}$ 和反微中子 $\overline{v_e}$。
早期科學家尚未發現有反微中子 $\overline{v_e}$ 的存在，以 $\ce{^14_6C}$ 的 $\beta$ 衰變為例，科學家以為衰變只有釋出 $\beta$ 粒子，如圖12所示。已知 $\beta$ 衰變前後，原子核的初始態和末態的能量都是穩定的定值，實驗測得 $\beta$ 粒子（電子 $e-$）的能量 $\mathrm{E}_{\beta}$，與原子核初始態和末態的能量差 $\Delta E$，相比之下，發現與能量守恆定律的預測有所出入。
包立不相信 $\beta$ 衰變過程能量會不守恆，並提出 $\beta$ 衰變過程會伴隨新粒子產生的假說。雖然有人持懷疑態度，然而費米不僅接受該假說，更進一步提出了弱交互作用理論，而包立所提出的新粒子即為理論模型中的反微中子 $\overline{v_e}$。由於觀測反微中子 $\overline{v_e}$ 非常困難，一直到了 $1956$ 年，才證實反微中子 $\overline{v_e}$ 的存在，符合理論的預期。
地球大氣中 $\ce{^14_6C}$ 與 $\ce{^12_6C}$ 的比例（$\dfrac{\ce{^14_6C}}{\ce{^12_6C}}$）會大致維持定值。生物體在生長過程中，$\ce{^14_6C}$ 亦會隨著食物鏈進入生物體內，使得生物體內的 $\dfrac{\ce{^14_6C}}{\ce{^12_6C}}$ 不斷與環境交換，進而使生物體內的 $\dfrac{\ce{^14_6C}}{\ce{^12_6C}}$ 與環境中的 $\dfrac{\ce{^14_6C}}{\ce{^12_6C}}$ 維持平衡；但當生物體死亡成為有機體之後，便不再補充 $\ce{^14_6C}$。因此只要測定有機體中的 $\dfrac{\ce{^14_6C}}{\ce{^12_6C}}$ ，再與環境中的 $\dfrac{\ce{^14_6C}}{\ce{^12_6C}}$ 相比，便能推測年代。