Радиоуглеродная датировка является основным методом, с помощью которого археологи и антропологи определяют возраст органических остатков.

Известно, что радиоактивный изотоп углерода ¹⁴C входит в молекулярную структуру живых организмов. Поскольку число радиоактивных атомов постоянно уменьшается с определенной скоростью, то такие атомы могут служить «часами», которые дают возможность установить, как давно умерло то или иное растение или животное. Именно на использовании этих «часов» и основан обычный метод РД.     

Несмотря на большое значение этого метода, он имеет серьезные ограничения. 

Одно из них состоит в том, что для получения надежных данных требуется относительно большое количество исследуемого материала, тогда как многие ценные археологические находки представлены в весьма небольших количествах.

Предметы же достаточно крупные могут иметь сложную «углеродную историю», поскольку различные периоды могли оказать свое «влияние» на полное содержание углерода в этих предметах, пока они не превратились в археологический объект.

Более того, уже после этого предмет мог оказаться загрязненным «современным» углеродом. Хотя существуют лабораторные способы очистки образцов от таких позднейших наслоений, применение этих способов требует еще большего количества исследуемого археологического материала.

Метод ускорительной масс-спектрометрии (УМС) появился в 70-х годах XX века.

Это сверхточный метод «взвешивания» и поштучного подсчета редких атомов в образце редких долгоживущих космогенных изотопов: Be-10, C-14, Al-26, Cl-36, 41Ca, I-129. Работа ускорительного масс-спектрометра основана на формировании ионного пучка из углерода образца, последовательной очистки пучка от фоновых примесей и непосредственного подсчета ионов 14С.

На практике для анализа методом УМС достаточно взять всего 1 мг чистого углерода. Чувствительность УМС-анализа в 10 тыс. раз превосходит чувствительность метода определения концентрации¹⁴С путем подсчета числа распадов (измерения радиоактивности вещества). Позволяет датировать редкие артефакты, хрупкие палеонтологические находки и микроскопические фрагменты, не уничтожая их.

С его помощью проводят определение возраста таких непригодных в недалёком прошлом материалов, как отдельные семена и плоды растений, текстиль, жирные кислоты (липиды) в древней керамике и сама керамика, остатки крови на каменных орудиях, наскальная живопись.

Благодаря своим уникальным характеристикам, УМС нашла применение в археологии, геологии, биологии, медицине, экологии, климатологии и других дисциплинах.

Например, она используется для определения возраста органических материалов, изучения взаимодействия вирусов с клетками, анализа фармакокинетики пептидов и исследования фонового содержания радиоуглерода в окружающей среде.

Метод не привязан к какому-то одному типу образца (твёрдому, жидкому, газообразному) — он универсален для углеродсодержащих веществ.

Эти преимущества делают УМС незаменимым инструментом для решения сложных аналитических задач, где требуется высокая чувствительность и точность.

В мире насчитывается около 200 установок УМС, крупных УМС центров с двумя и более установками насчитывается около 30.

В России действует только один такой центр — Центр коллективного пользования научным оборудованием «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-ННЦ», в Новосибирске. Центр располагает двумя ускорительными масс-спектрометрами — первым отечественным высоковольтным, разработанным учеными ИЯФ им. Г. И. Будкера СО РАН и низковольтным MICADAS, произведенным в Швейцарии. Центр проводит исследования, большая часть которых направлена на радиоуглеродное датирование различных объектов, для заказчиков со всей территории России, а также из других стран.

Археологи центра ОПИК также пользуются услугами новосибирского ЦКП УМС НГУ-ННЦ. После раскопок на ОАН «Чёртово Плёсо» в 2024 и 2025 годах, на датировку методом УМС туда были отправлены уголь из очага и нагар с развала керамического сосуда.

Монтаж УМС в Институте ядерной физики СО РАН

Масс-спектрометр Оксфордского радиоуглеродного ускорителя

Ускорительный масс-спектрометр MICADAS (ЦКП УМС)