110-學測試辦-自然-題組-49-54

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 年的諾貝爾化學獎。 緣起於大氣中的 受到宇宙射線的中子撞擊生成不穩定的 。 會發生 衰變，並產生 、電子 和反微中子 。 早期科學家尚未發現有反微中子 的存在，以 的 衰變為例，科學家以為衰變只有釋出 粒子，如圖12所示。已知 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 粒子（電子 ）的能量 ，與原子核初始態和末態的能量差 ，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 衰變過程能量會不守恆，並提出 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 。由於觀測反微中子 非常困難，一直到了 年，才證實反微中子 的存在，符合理論的預期。 地球大氣中 與 的比例（）會大致維持定值。生物體在生長過程中， 亦會隨著食物鏈進入生物體內，使得生物體內的 不斷與環境交換，進而使生物體內的 與環境中的 維持平衡；但當生物體死亡成為有機體之後，便不再補充 。因此只要測定有機體中的 ，再與環境中的 相比，便能推測年代。