El 17 de diciembre de 1908 nació Willard Frank Libby en una granja de Grand Valley, Colorado. Libby, químico físico, ganó el Premio Nobel de Química en 1960 por su desarrollo de la técnica conocida como datación por radiocarbono. Esta técnica utiliza la desintegración de un isótopo inestable del carbono, el carbono 14 radiactivo (C14), para determinar la edad de los materiales orgánicos, es decir, cualquier cosa compuesta por materia que alguna vez estuvo viva. Los objetos dables por el carbono, cuya antigüedad oscila entre unos cientos y 60.000 años, pueden ser tan variados como la suela de una sandalia antigua, núcleos de hielo glacial, los Rollos del Mar Muerto o las momias de la tumba de un faraón egipcio. La datación por radiocarbono ha tenido un impacto tan profundo en muchas ramas de las ciencias humanas -incluyendo la arqueología, la geología, la historia, la geofísica y la conservación- que su descubrimiento ha sido denominado «la revolución del radiocarbono».
En la década de 1940, los investigadores ya sabían que cuando la radiación cósmica entra en la atmósfera superior de la Tierra choca con los gases presentes en ella para producir lluvias de neutrones. También sabían que algunos de estos neutrones que flotan libremente son absorbidos a su vez por átomos de nitrógeno, que en el proceso se transforman en C14 (el isótopo más común es el carbono-12). El C14 es inestable y volverá a descomponerse en nitrógeno con el tiempo; la emisión de partículas beta durante esta segunda transformación es el proceso que lo hace radiactivo.
El logro de Libby fue reconocer que el C14 pasa de la atmósfera a la biosfera a través de una serie de pasos adicionales:
- El C14 recién producido se oxida para formar dióxido de carbono (CO2), un componente común de la atmósfera;
- las plantas absorben las moléculas de dióxido de carbono a través de la fotosíntesis, convirtiendo los átomos de carbono en azúcar a la vez que liberan el oxígeno de nuevo en el aire;
- las plantas, directa o indirectamente, son digeridas por todos los organismos vivos.
Por lo tanto, concluyó Libby, todos los organismos vivos contienen una pequeña cantidad de C14. Pero también reconoció que la absorción de carbono cesa cuando un organismo muere. Como el C14 se descompone con el tiempo, los elementos orgánicos que ya no están vivos contienen porcentajes de C14 cada vez más pequeños cuanto más viejos son. Libby pudo comparar la cantidad de C14 restante en un elemento con la cantidad originalmente encontrada en la atmósfera para determinar la edad de ese elemento.
Durante la década de 1950, Libby y otros construyeron contadores Geiger cada vez más sensibles para medir la radiactividad de los objetos orgánicos. Los cálculos de la edad se basaban en la vida media del C14: después de 5.730 años, aproximadamente el 50% de la cantidad original de C14 seguirá estando presente en un objeto. Entre los objetos que Libby probó y fechó con éxito estaban el estiércol de perezoso prehistórico, el carbón vegetal de Stonehenge y las envolturas de pergamino de los Rollos del Mar Muerto. Libby pudo verificar aún más su teoría realizando pruebas de radiocarbono en objetos cuya fecha ya se conocía por otras fuentes.
Willard Libby se doctoró en química en la Universidad de California, Berkeley, en 1933 y siguió enseñando allí hasta unirse al Proyecto Manhattan cuando Estados Unidos entró en la Segunda Guerra Mundial. Tras la guerra, Libby se convirtió en profesor de química en la Universidad de Chicago, donde llevó a cabo su innovadora investigación; su libro Radiocarbon Dating se publicó en 1952. El presidente Dwight Eisenhower lo nombró miembro de la Comisión de Energía Atómica en 1954. Poco antes de ganar el Premio Noble, volvió a la docencia y a la investigación en la UCLA; murió en 1980.
Con investigaciones adicionales, los científicos han seguido perfeccionando las técnicas de datación por radiocarbono. En realidad, los niveles de C14 en la atmósfera han sido similares, pero no totalmente constantes, a lo largo del tiempo. Los cambios en los campos magnéticos de la Tierra y del Sol pueden afectar a la intensidad de la radiación cósmica, mientras que los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera también fluctúan de forma natural o debido a la quema de combustibles fósiles. Las pruebas de armas nucleares realizadas en los años 50 y principios de los 60 elevaron la cantidad de C14 en la atmósfera hasta casi el doble de su nivel natural. Para tener en cuenta estas fluctuaciones, se han creado curvas de calibración basadas en la dendrocronología (datación de anillos de árboles), que se remontan a miles de años.
Desarrollado en la década de 1980, la espectrometría de masas con acelerador externo (AMS) es un método que separa los átomos de una muestra de carbono por peso atómico. Esto significa que el porcentaje de C14 en una muestra puede medirse directamente, en lugar de basarse en la desintegración radiactiva. La AMS permite la medición de muestras muy pequeñas, lo que permite la datación de objetos de museos y bibliotecas sin destruirlos.