‍去医院做幽门螺杆菌检测时，一定会记得是先吃了一片药，然后过一段时间再回来采集呼气。这个药片就含有放射性的药物。除了担心吃剂量外，你是不是也想知道这里的奥妙呢？再进一步探讨，碳十四已经广泛用于测年法。

先说原理，再说更多的应用场景。

一、尿素呼气试验（UBT）：利用幽门螺杆菌产生的尿素酶来分解含有标记性碳源的尿素

幽门螺杆菌有一个大能耐，它能分泌出一种高活性的尿素酶，将尿素分解为氨（NH₃）和二氧化碳（CO₂）。如果我们吃的是普通的尿素，那么分解产生的二氧化碳我们是无法根据产生的二氧化碳的多少来检测我们是否胃内含有幽门螺杆菌的。

科学家们用碳的同位素C13或C14做碳源来生产出可以作为标记的尿素胶囊。

现在我们吃了带有标记的尿素胶囊，若胃内存在幽门螺杆菌，尿素酶会将标记尿素分解为标记的CO₂，后者经胃肠道吸收后随呼气排出。检测呼出气体中标记CO₂的浓度超过一定的指标，即可判断已经感染幽门螺杆菌。

C13与C14的区别：C13为稳定同位素，无放射性，适用于孕妇、儿童；C14含微量辐射（辐射量相当于坐1小时飞机），但价格更低，操作更简便。

说到这里，我们只是了解到碳十四应用的冰山一角。

二、碳十四最广泛的应用，是科学测定含碳物质的年龄。

其原理基于放射性同位素衰变规律，已成为考古学、地质学等领域的“时间标尺”。

1940年代，美国科学家威拉得·利比团队发现碳十四同位素后，于1949年建立该方法，因开创意义获1960年诺贝尔化学奖。其基本的原理和逻辑是：

首先，来自宇宙射线与地球大气作用产生中子，中子撞击大气层中的氮引发核反应产生碳14。核反应方程为147 N+10n→146C+X。

这个碳14具有放射性，能够自发地进行β衰变而变成氮，核反应方程为146C→147N+Y。

也就是说这两个反应是在不断循环进行的。

再来说生物体内的碳循环：活体生物通过光合作用或食物链不停地吸收碳源，碳源包括了碳12和碳14。

科学家的发现：在活的生物体内发现了碳十四的真实存在并且与碳十二的比例（约万亿分之一）一直会维持稳定；但在生物死亡后碳循环终止，体内的碳十二的数量几乎维持不变，但是碳十四却在不断地衰减。

关键性结论：碳十四以5730年±40年的半衰期衰减，通过测量残留碳十四含量可反推死亡时间。

三、这一技术的科学性体现

首先，基础原理严格遵循核物理规律，碳十四的β衰变过程（碳十四→氮十四+电子）具有恒定速率，犹如自然界的“原子钟”。

其次，实测数据与理论模型高度吻合，例如对埃及胡夫金字塔砂浆中有机物的测年显示，多组样本年代集中在公元前2862-前2638年，与考古学推断的建造周期形成交叉印证。最后，技术迭代持续提升精度，加速器质谱（AMS）技术将样本需求量从传统方法的克级，降至毫克级，甚至可分析单根植物纤维。

四、碳十四测年存在明确的适用边界。

其有效范围通常为500-50000年，超出此区间误差显著增大：对6万年以上样本，碳十四剩余量过低难以检测；对几百年内的样本，误差可能超过实际年代跨度（如明清墓葬常用±40年误差，但万历朝仅48年）。

环境干扰也会影响结果，例如岩层中的“死碳”（不含碳十四的古老碳酸盐）会使测年偏早，而现代碳污染（如腐殖酸）可能让4万年前的样本看似只有1.8万年。

为克服局限性，科学家建立了多层级校正机制。树轮校正是最关键手段，通过比对古树年轮中碳十四波动曲线（如IntCal系列校准曲线），可将新石器时代样本误差从千年级压缩至±20年。

特殊场景下还会结合其他技术，例如1950年后样本可利用“核爆突跃”（1950-1963年大气层核试验导致碳十四含量翻倍）进行高精度定年，精度可达±1年，这种方法已用于测定人类心肌细胞再生周期。

五、在实践中，碳十四测年需与考古学方法协同使用。

三星堆遗址的断代就是典型案例：通过对祭祀坑木炭样本的测年，结合陶器类型学分析，最终将年代锁定在商代晚期（约公元前1200年），解决了“无铭文器物断代”难题。

但需警惕过度依赖单一数据，埃及学界曾因胡夫金字塔测年结果（前3809-前2853年）与传统年表冲突，通过工匠涂鸦等考古证据才确认合理年代区间。

碳十四为我们提供了时间框架，但真正的历史还需地层、器物与文献共同编织。