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  一般物質皆是由化學元素之結合體所組成,各有其獨特的原子序數,標明瞭原子核內的質子數。另外,元素核內可擁有相異的中子數,而以不同的同位素狀態存在。有的特定元素的特定同位素被稱作核素。有的核素本身性質不穩定,因此在某些特定時刻,此類核素的原子會自然轉換為不同的核素。這種轉變可以多種方式達成,包括放射性衰變,其可以發射粒子(通常為電子(β衰變)、正電子或α粒子)、電子捕獲或自發分裂進行。

  放射性衰變對應之地質年代的數學表示式為:  其中,

  對於生物體測定年代,在古生物學中除地層測年法外還經常使用碳十四測年。  碳十四測年法是美國人維拉德·弗蘭克·利比發現的,他也因此發現獲得了1960年的諾貝爾化學獎。碳十四測年法的原理是:生物體在活著的時候會因呼吸、進食等不斷的從外界攝入碳十四,最終體內碳十四與碳十二的比值會達到與環境一致 (該比值基本不變),當生物體死亡時,碳十四的攝入停止,之後因遺體中碳十四的衰變而使遺體中的碳十四與碳十二的比值發生變化,通過測定碳十四與碳十二的比值就可以測定該生物的死亡年代。  不過因為碳十四的半衰期比較短,碳十四測年法的應用侷限於5到6萬年。
放射測年法,又稱放射性年代測定法,是利用測定被測定物中某些放射性元素與其衰變產物的比率,之後應用這種放射性元素半衰期計算年代的方法,亦被稱為絕對定年法。