Définition
Centre piège
Un défaut dans la structure cristalline capable de piéger une charge électrique.
Dose archéologique (De)
L'énergie totale absorbée par l'échantillon depuis son dernier chauffage ou enfouissement, exprimée en grays (Gy).
Dose annuelle (Dr)
La quantité d'énergie que l'échantillon reçoit chaque année, exprimée en milligrays par an (mGy/an).
Les centres pièges dans les matériaux
Dans un cristal, la structure n'est jamais parfaite, comportant des défauts comme des lacunes ou des dislocations, ainsi que des impuretés. Ces défauts créent des centres pièges qui capturent des électrons ou des trous (charges électriques) produits par la radiation naturelle, soit du sol, soit des rayons cosmiques. Un centre piège est donc un défaut dans la structure du cristal capable de capturer et de retenir une charge électrique pendant des milliers d'années.
Fonctionnement des centres pièges
Lorsque le matériau est irradié naturellement, un électron est excité et se déplace dans la structure cristalline. Cet électron peut être capturé et retenu dans un centre piège. Il reste piégé tant qu'aucune énergie externe, telle que la chaleur ou une stimulation optique, n’est apportée pour le libérer.
Accumulation de la dose archéologique
Pendant que l’objet demeure enterré, la radioactivité naturelle du sol combinée aux rayons cosmiques ajoute continuellement de l’énergie à l'échantillon. Cette énergie piège progressivement un nombre croissant d'électrons dans les centres pièges, résultant en l'accumulation de la dose archéologique.
Mesure de la dose archéologique (De)
La dose archéologique est mesurée en laboratoire. Le processus consiste à chauffer l’échantillon ou à le stimuler par la lumière. Les électrons piégés, une fois libérés, émettent de la lumière (phénomènes de thermoluminescence ou de luminescence optiquement stimulée). La quantité de lumière libérée est proportionnelle à la dose archéologique accumulée.
Calcul de la dose annuelle (Dr)
Pour estimer la dose annuelle reçue par l’échantillon, on pose des dosimètres sur le site d’enfouissement ou on utilise la spectrométrie pour analyser la radioactivité du sol environnant, notamment en évaluant la présence d'éléments radioactifs comme l'uranium, le thorium et le potassium.
Formule pour dater un échantillon
L'âge (T) de l'échantillon est calculé en divisant la dose archéologique (De) par la dose annuelle (Dr). Par exemple, si De est de 4 Gy et Dr est de 2 mGy/an, l'âge de l'échantillon est estimé à 2000 ans.
A retenir :
Un centre piège est un défaut cristallin qui joue un rôle crucial dans le stockage d'électrons, et donc d'énergie, sur de longues échelles de temps. La dose archéologique représente l'accumulation totale de cette énergie piégée depuis le dernier événement thermique important, tandis que la dose annuelle décrit le rythme d'accumulation de cette énergie. Ensemble, ces concepts permettent la datation précise d'objets archéologiques par des méthodes telles que la thermoluminescence ou OSL, en calculant le rapport entre la dose archéologique accumulée et la dose annuelle reçue.
