많은 암석과 유기체에는 U-235 및 C-14와 같은 방사성 동위 원소가 포함되어 있습니다. 이러한 방사성 동위 원소는 불안정하며 예측 가능한 속도로 시간이 지남에 따라 붕괴됩니다. 동위 원소가 붕괴됨에 따라 핵에서 입자를 방출하고 다른 동위 원소가됩니다. 부모 동위 원소는 원래의 불안정한 동위 원소이고 딸 동위 원소는 붕괴의 안정적인 산물입니다. 반감기는 모 동위 원소의 절반이 붕괴하는 데 걸리는 시간입니다. 붕괴는 로그 스케일로 발생합니다. 예를 들어, C-14의 반감기는 5,730 년입니다. 처음 5,730 년 동안 유기체는 C-14 동위 원소의 절반을 잃게됩니다. 또 다른 5,730 년 후에 유기체는 나머지 C-14 동위 원소의 절반을 더 잃게됩니다. 이 과정은 시간이 지남에 따라 계속되며 유기체는 5,730 년마다 나머지 C-14 동위 원소의 절반을 잃습니다.
화석은 같은 지층에서 발생하는 암석과 함께 수집됩니다. 이러한 샘플은 질량 분석기로 신중하게 분류되고 분석됩니다. 질량 분석기는 암석에서 발견되는 동위 원소의 유형과 양에 대한 정보를 제공 할 수 있습니다. 과학자들은 모 동위 원소와 딸 동위 원소의 비율을 찾습니다. 이 비율을 모 동위 원소의 반감기 로그 척도와 비교하여 문제가되는 암석이나 화석의 나이를 찾을 수 있습니다.
암석, 인공물 및 화석의 연대 측정에 사용되는 몇 가지 일반적인 방사성 동위 원소가 있습니다. 가장 흔한 것은 U-235입니다. U-235는 많은 화성암, 토양 및 퇴적물에서 발견됩니다. U-235는 704 백만 년의 반감기로 Pb-207로 붕괴됩니다. 반감기가 길기 때문에 U-235는 특히 오래된 화석과 암석의 방사성 연대 측정에 가장 적합한 동위 원소입니다.
C-14는 C-12로 붕괴되는 또 다른 방사성 동위 원소입니다. 이 동위 원소는 모든 생물체에서 발견됩니다. 유기체가 죽으면 C-14가 부패하기 시작합니다. 그러나 C-14의 반감기는 5,730 년에 불과합니다. 반감기가 짧기 때문에 샘플의 C-14 동위 원소 수는 약 50,000 년 후에 무시할 수 있으므로 오래된 샘플의 연대 측정에 사용할 수 없습니다. C-14는 인간의 유물 연대 측정에 자주 사용됩니다.