Le nucléaire et la radioactivité dans l’archéologie et la conservation du patrimoine

En archéologie, la datation au carbone 14 permet de dater des échantillons. Dans la nature, le carbone et très courant. Les êtres vivants en sont largement composés. Ils fixent le carbone de leur environnement par l’alimentation, la respiration ou la photosynthèse. Le carbone que l’on trouve dans l’environnement est majoritairement du carbone 12 (isotope du carbone contenant 12 nucléons). Néanmoins, un autre isotope du carbone, le carbone 14, se forme naturellement dans l’atmosphère, sous l’action du rayonnement cosmique. Le carbone 14, qui est radioactif, existe ainsi dans l’environnement, mais dans des proportions bien plus faibles que le carbone 12.

Chaque être vivant fixe les deux isotopes dans son organisme durant sa vie, grâce aux mécanismes qui lui permettent de vivre : alimentation, respiration ou photosynthèse. Après sa mort, en revanche, ces mécanismes n’existant plus, le carbone n’est plus renouvelé. Le carbone 12 de l’organisme demeure dans les restes de l’être vivant (ossements…). Le carbone 14, en revanche est radioactif, et par conséquent, va se désintégrer au cours du temps pour former d’autres éléments chimiques (cf. article sur la radioactivité). De ce fait la quantité de carbone 14 dans les vestiges d’un être vivant décroit avec le temps. En mesurant la proportion en carbone 12 et en carbone 14 de ce vestige, on peut donc connaitre la date de la mort de cet être vivant. Au plus on trouve de carbone 14, au plus la mort est récente.

La datation au carbone 14 permet ainsi de dater des échantillons âgés de 5 000 à 50 000 ans.

Cette méthode permet donc de dater des vestiges organiques. Mais d’autres techniques analogues existent pour d’autres types de vestiges. On a ainsi recours à :

• La datation potassium-argon pour dater des roches métamorphiques ou volcaniques. Le potassium 40 - qui est radioactif - présent dans ces roches peut se désintégrer en argon 40. Cette méthode repose sur la mesure de la quantité de ces deux isotopes dans un échantillon de roche.
• La datation uranium-thorium pour dater des dépôts calcaires (des coraux par exemple). L’uranium 238 – qui est radioactif – qui est présent dan un échantillon se décompose en uranium 234 tout d’abord. Celui-ci se décompose ensuite en thorium 230. La mesure de ces isotopes permet une datation de l’échantillon.

Mais les archéologues et les géologues ne sont pas les seuls à avoir recours à la physique de la radioactivité pour effectuer des datations. Cette science trouve des applications dans la conservation du patrimoine archéologique ou artistique.

En effet, la radioactivité permet également de conserver des objets du patrimoine, grâce au recours à des résines qui durcissent lorsqu’elles sont exposées aux rayonnements ionisants. L’objet est tout d’abord enduit d’une résine de ce type qui contient généralement du styrène et du polyester. Il est ensuite irradié par une source radioactive émettant des rayons gammas. Ce rayonnement est émis par du cobalt 60. Il permet la solidification de la résine, ce qui permet de consolider l’objet.