Cet appareil doit permettre d'analyser plus de 4500 échantillons par an pour mesurer la concentration du carbone14. Il trouve des applications dans des domaines de l'environnement, du climat, de l'archéologie et de la muséographie.
Le 14C est devenu un outil irremplaçable pour l'étude des climats du passé où il donne accès à une chronologie précise de l'enchaînement des évènements climatiques du Quaternaire récent, indispensable à la compréhension du système climatique à partir de mesures sur des matériaux divers prélevés dans des archives naturelles : sédiments marins et lacustres, stalagmites, coraux, arbres. Le 14C est également un traceur du cycle du carbone, cycle clé du système climatique et acteur central dans la problématique actuelle de l'effet de serre. Son dosage dans les différents composés carbonés présents dans l'atmosphère, l'océan ou sur les continents apporte une contrainte supplémentaire sur les flux échangés entre les différents grands réservoirs et sur les temps de résidence du carbone à l'intérieur de ces mêmes réservoirs.
La mesure de l'âge 14C de sédiments contenant du matériel volcanique permet également d'étudier la fréquence des éruptions volcaniques et des glissements de terrain associés.
La datation des eaux souterraines par le 14C permet d'évaluer leur temps de résidence et leur vitesse de circulation. Elle donne ainsi accès à une information capitale pour optimiser la gestion des ressources : le taux de renouvellement des nappes. Cette datation est également utilisée pour obtenir des indications sur l'étanchéité naturelle des sites étudiés pour un éventuel stockage profond des déchets nucléaires.
Enfin, la mesure du 14C dans la biosphère est indispensable pour mener des études radioécologiques hors et sous influence des installations nucléaires. Elle est un des moyens d'étudier et de suivre l'impact de leur fonctionnement sur l'environnement et sur l'homme.
Le montant global du projet s'élève à 4,5 millions d'euros, financés par les tutelles et une subvention de la région Ile-de-France et son fonctionnement sera assuré par le Laboratoire de Mesure du Carbone-14 (LMC14), nouvellement créé.
Depuis sa découverte par Willard Libby, en 1949, la mesure du carbone-14 a considérablement progressé, notamment grâce à la Spectrométrie de masse par accélérateur, qui permet de compter les atomes de carbone-14 plutôt que de mesurer la radioactivité de l'échantillon
Cette technique a permis d'analyser des échantillons beaucoup plus petits qu'auparavant (moins du milligramme de carbone, au lieu de plusieurs grammes) et nettement plus rapidement (en moins d'une heure, au lieu de plusieurs jours, voire plusieurs semaines).
Le spectromètre de masse par accélérateur installé à Gif-sur-Yvette (Essonne) au début des années 1980 était consacré à la mesure du carbone-14 pour une moitié de son temps et à celle d'autres radio-isotopes (le béryllium-10, l'aluminium-26, l'iode-129) pour l'autre moitié.
Ce type de machine est désormais assez largement dépassée pour les mesures de 14C par les machines actuellement sur le marché. Elle répondait en effet de moins en moins à l'évolution des besoins en datation 14C de la communauté nationale et au maintien de sa compétitivité dans le contexte européen et international, tant d'un point de vue quantitatif (débit maximum de 900 analyses/an) que qualitatif (précision des mesures et taille des échantillons).
Aussi, la demande des laboratoires nationaux, estimée à 4.500 mesures par an, a abouti à la création d'un Laboratoire de Mesure du 14C centré autour de l'acquisition d'une machine de nouvelle génération, fabriquée par National Electrostatics Corporation (USA).
Principe de la méthode de datation par le carbone 14
Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone. La période radioactive du 14C, qui correspond au temps au bout duquel le nombre d'atomes est divisé par 2, est de 5730 ans. Le 14C est formé dans la haute atmosphère soumise au bombardement des rayons cosmiques. À l'échelle planétaire, un équilibre s'établit entre la production du 14C et sa disparition par désintégration. La valeur d'équilibre est d'un atome radioactif de 14C pour 1 000 milliards d'atomes de 12C non radioactif. Ce rapport se retrouve dans les organismes vivants, par la photosynthèse pour les plantes et par la chaîne alimentaire chez les animaux. A la mort de l'organisme, l'incorporation de 14C cesse et le nombre d'atomes 14C diminue par décroissance radioactive. En comparant le rapport 14C/12C de l'échantillon avec celui d'un échantillon standard dont l'âge est connu, on peut en déduire l'âge de l'échantillon. On peut ainsi remonter jusqu'à 50000 ans environ.
Source : CEA
Article publié le 16 avril 2004
