因为原子的衰变是自然发生的，所以你永远也不可能预测单个原子什么时候衰变。只要不衰变，今天的这个原子和昨天的它没有任何不同，它不会变“旧”。但是，你可以精确地计算这个原子在一定时间内衰变的概率。若原子数量巨大，那么将会有一定比例的原子发生衰变。卢瑟福很早就发现了这个性质，并且提出“半衰期”的概念，意思是放射性物质衰变一半所用的时间。他随即指出，这个性质可以用来测定地球的年龄，由此发现地球其实比当时人们认为的古老得多，这就给地质学做出了一个大贡献。

考古中最常用的测定古生物年龄的办法是用碳-14测年法，碳-14是寻常的碳-12原子的同位素（多了两个中子）。碳-14有放射性，可以通过贝塔衰变变为氮-14，半衰期是5730年。地球上的碳-14主要来自宇宙线。植物活着的时候吸收二氧化碳，其中碳-14和碳-12的比例是固定的。而植物死后，它所含的碳-12不变，碳-14却会慢慢衰变掉，二者比例就发生了变化。因此，只要考察化石中碳-14和碳-12的比例，就可以计算出它的死亡时间。