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天然に存在する放射性同位体が一定の割合で崩壊する性質を利用し、それらを含むものが形成された年代を測定すること。動植物の遺体や考古学試料などに含まれる炭素14を用いる放射性炭素年代測定法、岩石・鉱物の固化年代を測定するウラン鉛法カリウムアルゴン法、核分裂による高エネルギー粒子が結晶やガラス中に残す飛跡を数えるフィッショントラック法などが知られる。