כאשר ארכיאולוגים מוצאים שלד או מאובן הם יכולים לקבוע את גילו עד לרמה של עשרות אלפי שנים. השיטה בה הם משתמשים נקראת תיארוך פחמן 14.

שיטה זו עושה שימוש באיזוטופ רדיאקטיבי של פחמן. כל החומרים בעולם בנוים מאטומים - יש אטום של חנקן, אטום של פחמן, ואטומים רבים נוספים. כל אטום מורכב ממספר חלקיקים: ניטרונים, פרוטונים, ואלקטרונים. המילה "איזוטופ" מתייחסת לאטום בו יש הבדל בין מספר הפרוטונים נותר זהה, אך מספר הניטרונים שונה.

פחמן, למשל, מופיע בכדור הארץ בשלושה איזוטופים: פחמן 12 הוא האיזוטופ הנפוץ ביותר, ומהווה כ-99 אחוזים מהפחמן על כדור הארץ, האיזוטופ פחמן 13 מהווה את מרבית האחוז הנותר, ואילו פחמן 14 מהווה בערך כטריליונית מהפחן בכדור הארץ. האיזוטופים פחמן 12 ופחמן 13 נותרים יציבים לאורך הזמן, ואילו פחמן 14 הוא איזוטופ רדיואטיבי - כלומר, איזוטופ שדועך עם הזמן, עד שהוא הופך ליסוד אחר - חנקן 14.

פחמן 14 נמצא ברמה יחסית קבועה באוויר, ואת ההבדלים בין שנה ולשנה ניתן לכייל באמצעות שיטות שונות, כמו חקר גִּילָאוּת הָעֵץ (דֶּנְדְּרוֹכְּרוֹנוֹלוֹגְיָה). כל זמן שהיצור חי, הוא נושם והפחמן נכנס לגוף, ושומר על רמה קבועה כמו באטמוספירה. כאשר היצור מת, הוא מפסיק לנשום והפחמן מפסיק להכנס לגוף.

היות והפחמן מתחיל לדעוך בקצב קבוע וידוע, ולא נכנס פחמן חדש ליצור המת, רמת הפחמן יורדת בקצב השווה לקצב דעיכת הפחמן. אם אנו יודעים את כמות הפחמן הרדיואקטיבי ביצור, נוכל להעריך גם את גילו.

חישוב הגיל על סמך רמת הפחמן הרדיואקטיבי נעשה לפי עקרון מחצית החיים - הזמן שלוקח לחצי מהחומר להתפרק. זמן מחצית החיים של פחמן רדיואקטיבי הוא 5,750 שנה.

אם נגלה שבשלד מסוים יש חצי מכמות הפחמן באטמוספירה - נוכל להעריך שהוא חיי לפני כ-5750 שנה. אם יימצא בשלד רק רבע מכמות הפחמן באטמוספירה - נשער שגילו כ-11,500 שנה, וכן הלאה; עד לרמה שבה לא ניתן יותר למדוד את כמות הפחמן הרדיואקטיבי.

לשיטה זו יש בעיתיות מסויימת. למשל, חוקרים ביפן הבחינו שבשנים 774-775 לספירה כמות הפחמן 14 באטמוספירה עלתה בכ-1.2 אחוזים - פי 20 מההבדלים שלרוב נרשמים בין שנה לשנה. ההבדלים הללו נוצרים בשנים בהם מתקיימים "אירועים מיאקים" (Miyake event) - שנים בהן קרינה קוסמית גבוהה במיוחד גרמה לעלייה יוצאת דופן באיזוטופ פחמן 14 באטמוספרה. אם היצור מת בתקופה שכזו בלי שנדע זאת, צפוי להתקבל תיארוך צעיר מהגיל האמיתי. 

לחצו על התמונה כדי להתנסות בסימולציה של תיארוך פחמן (אנגלית):