Le développement
des outils de datation au CEA
Les ingénieurs-chercheurs du CEA ont largement contribué à mettre en œuvre puis à optimiser la datation au carbone 14, aussi bien dans les méthodes de mesure que dans la préparation des échantillons à analyser :
acquisition d’un des premiers accélérateurs d’ions « Tandem » en 1983 pour la mesure directe des atomes de carbone par spectrométrie de masse par accélérateur (SMA). En diminuant à quelques milligrammes (contre quelques grammes auparavant) la quantité de matière nécessaire pour cette technologie, le CEA a amélioré la calibration des âges carbone 14 (en 1993, la gamme d’âges mesurables atteignait environ -25 000 ans, contre -10 000 auparavant).
L’ensemble de ces avancées a permis une standardisation du recours à la datation au carbone 14 sur les sites archéologiques et plus largement, pour des études de l’environnement et du climat (par exemple la datation de mortiers historiques, des éruptions volcaniques…).
La réalisation
de la datation au carbone 14
au CEA
Le Laboratoire de Mesure du Carbone-14 (LMC-14) a été créé en 2003 pour réaliser les mesures de leur communauté scientifique, grâce à la mise en commun des moyens de cinq organismes : ce sont – outre le CEA – le CNRS, l’IRD (Institut de recherche pour le développement), l’IRSN (Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire) et le Ministère de la Culture et de la communication. Le LMC-14 est doté d’un des appareils les plus performants :
le spectromètre de masse par accélérateur ARTEMIS, mis en fonctionnement en 2003. Il est en charge de la réalisation technique de la datation (préparation physico-chimique des échantillons et mesures) ainsi que de la mesure des échantillons issus d’autres laboratoires de préparation, tels que le LSCE, IDES-Paris/Sud, Le Louvre, Claude Bernard/Lyon…
L’expertise
dans l’étude du climat
Outre son travail sur la métrologie (science des mesures), le LSCE effectue des datations avec le LMC-14 pour étudier l’évolution du climat et du cycle du carbone, ainsi que celle du peuplement humain ou bien encore la dynamique des éruptions volcaniques.
Au LSCE, le carbone 14 est utilisé en
datation des archives climatiques et comme
traceur des grands cycles géophysiques. Les domaines de recherche sont :
l’archéologie ;
les recherches paléo-climatiques et paléo-environnementales ;
les études du cycle du carbone dans les sols, dans l’océan moderne et passé et ses échanges avec l’atmosphère et la biosphère continentale.
Le LSCE a par exemple contribué aux mesures de la teneur en carbone 14 contenu dans les océans à travers les programmes de mesures internationales WOCE (World Ocean Circulation Experiment), qui visent à mieux comprendre la circulation océanique moderne, et son rôle sur le climat.
Les recherches menées
sur les techniques
et technologies
de datation innovantes
Le CEA, avec le concours de l’Université Paris-Sud 11, du Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris, et de la région Île-de-France, doit bientôt acquérir un
spectromètre de masse de nouvelle génération (MICADAS) capable de traiter rapidement un grand nombre d’échantillons. Celui-ci permettra dès 2015 aux chercheurs de mieux appréhender la dynamique du cycle du carbone et son lien avec le climat, le devenir des ressources en eau, le transfert des contaminants dans l'environnement et les interactions entre sociétés humaines et biodiversité.
Le carbone 14 n’est pas le seul isotope radioactif exploitable pour dater ou étudier l’évolution du climat et de l’environnement. Au CEA, les chercheurs du LSCE ont également contribué aux développements des méthodes de datation basées sur d’autres isotopes radioactifs : potassium-argon, argon-argon, ou bien encore sur les déséquilibres dans la famille de l’uranium ou sur la luminescence des minéraux liée aux rayonnements alpha et gamma.