多くの岩石や生物には、U-235やC-14などの放射性同位元素が含まれています。 これらの放射性同位元素は不安定であり、予測可能な速度で時間とともに崩壊します。 同位体が崩壊すると、それらは核から粒子を放出し、別の同位体になります。 親同位体は元の不安定な同位体であり、娘同位体は崩壊の安定生成物です。 半減期は、親同位体の半分が崩壊するのにかかる時間です。 減衰は対数スケールで発生します。 たとえば、C-14の半減期は5、730年です。 最初の5、730年間で、生物はC-14同位体の半分を失います。 さらに5、730年で、生物は残りのC-14同位体のさらに半分を失います。 このプロセスは時間の経過とともに続き、生物は5、730年ごとに残りのC-14同位体の半分を失います。
化石は、同じ地層から発生する岩石と一緒に収集されます。 これらのサンプルは注意深くカタログ化され、質量分析計で分析されます。 質量分析計は、岩石に含まれる同位体の種類と量に関する情報を提供することができます。 科学者は、親の同位体と娘の同位体の比率を見つけます。 この比率を親同位体の半減期の対数目盛と比較することにより、問題の岩石または化石の年代を見つけることができます。
岩石、遺物、化石の年代測定に使用される一般的な放射性同位元素がいくつかあります。 最も一般的なのはU-235です。 U-235は、多くの火成岩、土壌、堆積物に含まれています。 U-235は7億400万年の半減期でPb-207に崩壊します。 半減期が長いため、U-235は、特に古い化石や岩石の放射性年代測定に最適な同位体です。
C-14は、C-12に崩壊するもう1つの放射性同位体です。 この同位体はすべての生物に見られます。 生物が死ぬと、C-14は崩壊し始めます。 しかし、C-14の半減期はわずか5、730年です。 半減期が短いため、サンプル中のC-14同位体の数は、約50、000年後にはごくわずかであり、古いサンプルの年代測定には使用できません。 C-14は、人間の遺物の年代測定によく使用されます。