Dne 17. prosince 1908 se na farmě v Grand Valley ve státě Colorado narodil Willard Frank Libby. Libby, fyzikální chemik, získal v roce 1960 Nobelovu cenu za chemiiExterní za vývoj techniky známé jako radiouhlíkové datování. Tato technika využívá rozpad nestabilního izotopu uhlíku, radioaktivního uhlíku 14 (C14), k určení stáří organických materiálů – všeho, co se skládá z hmoty, která byla kdysi živá. Uhlíkově datovatelné předměty, jejichž stáří se obvykle pohybuje od několika set do 60 000 let, mohou být tak rozmanité, jako je podrážka starověkého sandálu, ledovcová jádra, svitky od Mrtvého moře nebo mumie z hrobky egyptského faraona. Radiouhlíkové datování mělo tak zásadní vliv na mnoho odvětví věd o člověku – včetně archeologie, geologie, historie, geofyziky a konzervace – že se jeho objev nazývá „radiouhlíková revoluce“.
Vědci již ve 40. letech 20. století věděli, že když kosmické záření proniká do horních vrstev zemské atmosféry, sráží se s tam přítomnými plyny a vytváří neutronové spršky. Věděli také, že několik z těchto volně se vznášejících neutronů je následně pohlceno atomy dusíku, které se při tomto procesu přemění na C14 (běžnějším izotopem je uhlík-12). C14 je nestabilní a časem se rozpadne zpět na dusík – emise částic beta během této druhé přeměny je proces, který jej činí radioaktivním.
Libbyho zásluhou bylo poznání, že C14 se z atmosféry do biosféry přesouvá prostřednictvím řady dalších kroků:
- nově vzniklý C14 se oxiduje za vzniku oxidu uhličitého (CO2), který je běžnou součástí atmosféry;
- rostliny absorbují molekuly oxidu uhličitého prostřednictvím fotosyntézy, přeměňují atomy uhlíku na cukr a zároveň uvolňují kyslík zpět do ovzduší;
- rostliny jsou přímo či nepřímo tráveny všemi živými organismy.
Libby tedy dospěl k závěru, že všechny živé organismy obsahují malé množství C14. Uznával však také, že příjem uhlíku se zastaví, když organismus zemře. Protože se C14 v průběhu času rozpadá, organické předměty, které již nejsou živé, obsahují tím menší procento C14, čím jsou starší. Libby byl schopen porovnat množství C14, které v předmětu zůstalo, s množstvím, které se původně nacházelo v atmosféře, a určit tak stáří daného předmětu.
V průběhu 50. let 20. století Libby a další sestrojili stále citlivější Geigerovy čítače k měření radioaktivity organických předmětů. Výpočty stáří byly založeny na poločasu rozpadu C14: po 5730 letech bude v předmětu stále přítomno přibližně 50 % původního množství C14. Mezi předměty, které Libby testoval a úspěšně datoval, patřil pravěký trus lenochodů, dřevěné uhlí ze Stonehenge a pergamenové obaly svitků od Mrtvého moře. Libby mohl svou teorii dále ověřit provedením radiouhlíkových testů na předmětech, jejichž datace již byla známa z jiných zdrojů.
Willard Libby získal v roce 1933 doktorát z chemie na Kalifornské univerzitě v Berkeley a zůstal zde učit až do doby, než se zapojil do projektu Manhattan, když USA vstoupily do druhé světové války. Po válce se Libby stal profesorem chemie na Chicagské univerzitě, kde prováděl svůj průkopnický výzkum; v roce 1952 vyšla jeho kniha Radiokarbonové datování. V roce 1954 byl Libby prezidentem Dwightem Eisenhowerem jmenován členem Komise pro atomovou energii. Krátce před získáním Nobelovy ceny se vrátil k výuce a výzkumu na Kalifornské univerzitě; zemřel v roce 1980.
Dalším výzkumem vědci pokračovali ve zdokonalování technik radiokarbonového datování. Ve skutečnosti byly hladiny C14 v atmosféře v průběhu času podobné, ale ne zcela konstantní. Změny magnetických polí Země a Slunce mohou ovlivňovat intenzitu kosmického záření, zatímco hladina oxidu uhličitého v atmosféře také kolísá přirozeně nebo v důsledku spalování fosilních paliv. Testy jaderných zbraní v 50. a počátkem 60. let 20. století zvýšily množství C14 v atmosféře na téměř dvojnásobek jeho přirozené hladiny. Pro zohlednění těchto výkyvů byly vytvořeny kalibrační křivky založené na dendrochronologii (datování letokruhů stromů), které sahají tisíce let zpět.
V 80. letech 20. století byla vyvinuta externí urychlovačová hmotnostní spektrometrie (AMS), což je metoda, která odděluje atomy vzorku uhlíku podle atomové hmotnosti. To znamená, že procento C14 ve vzorku lze měřit přímo, nikoli na základě radioaktivního rozpadu. AMS umožňuje měření velmi malých vzorků, což umožňuje datování muzejních a knihovních předmětů bez jejich zničení
.