Сразу после смерти начинается процесс распада нестабильных изотопов. Радиоактивные часы позволяют определить, сколько лет назад умер объект, если он когда-то был живым, или сколько лет объекту, если смерть его не касается.

Чем дольше ученые пытаются узнать возраст Земли, тем старше она становится. В XVII веке Джон Лайтфут предположил, трактуя библию, что Земля была сотворена в 4004 году до н.э. В 1895 году ирландский ученый Джон Перри высказал предположение, что ей несколько миллиардов лет.

В 1905 году Эрнест Резерфорд изобретает метод радиоактивного датирования, и у науки появляется возможность определять время событий в самом далеком прошлом. Метод радиоактивного датирования — это целая группа разных методов, в основе которых — анализ распада нестабильных изотопов.

Атомы одного элемента могут существовать в разных «версиях» — изотопах. Так, помимо обычного стабильного углерода-12 (12 означает, что у него 6 протонов и 6 нейтронов) существует очень важный для радиоактивного датирования углерод-14 (6 протонов, 8 нейтронов).

Нестабильные изотопы называются так потому, что с течением времени они самопроизвольно проходят радиоактивный распад и превращаются в другие изотопы, порой и другого вещества. Хотя нельзя предсказать, когда распадется каждый конкретный атом, можно с большой точностью для каждого изотопа рассчитать, когда распадется половина от начального числа атомов. Эта величина называется периодом полураспада, что на английском звучит как half-life. Об этом знают поклонники доктора Гордона Фримена и хэдкрабов из научно-фантастического шутера Half-Life. Для разных изотопов это время колеблется от долей секунды до миллиардов лет.

Радиоуглеродным анализом три лаборатории в разных странах измерили возраст льна, из которого соткана Туринская плащаница. В Оксфорде получили цифру 1200 лет, в Аризоне — 1304 года, в Цюрихе — 1274 года. Если образец не был загрязнен, можно смело заявлять, что эта вещь совсем не из библейских времен. Да и в исторических источниках она появляется только в середине XIII века.

Допустим, мы пробуем определить возраст магматической породы с помощью калий-аргонного метода. Нам интересно, сколько в образце калия-40 (K-40) и сколько аргона-40 (Ar-40). Когда порода только сформировалась из застывшей лавы, в ней есть только K-40 и совсем нет Ar-40, но со временем K-40 будет распадаться и превращаться в Ar-40. Период полураспада K-40 — 1,26 миллиарда лет, поэтому соотношение K-40 и Ar-40 1:1 означает, что прошел один период полураспада и нашему камню 1,26 миллиарда лет. Если K-40 в породе содержится 12,5%, а Ar-40 — 87,5%, то прошло три периода полураспада, почти весь калий разложился в аргон и образцу 3,78 миллиарда лет.

Самое важно здесь, что мы знаем изначальную пропорцию: 100% K-40 и 0% Ar-40. А такая пропорция есть только в магматических породах, так как они затвердевают примерно в одно время. Если мы попробуем таким методом измерить возраст песка, ничего не выйдет: каждая песчинка будет показывать разные пропорции, так как они затвердели в разное время.

Калий-аргонный метод широко применяют в геологии — у него очень удобный для этого период полураспада, как раз геологических масштабов. А вот кости и прочие живые останки проверяют как раз по изотопу углерода С-14.

В живом организме живут оба изотопа углерода: C-12 и C-14. Их соотношение — величина постоянная, пока организм не умрет. После смерти углерод-14, до этого поступавший вместе с пищей, перестает поступать и начинает медленно распадаться. Период его полураспада 5730 лет, так что этим методом удобно измерять время до 50000 лет незад, его погрешность около 1%, так что мы можем, найдя на прогулке кости неандертальца, определить дату смерти с точностью до века.