如果没有碳十四定年技术的支持，要想进行远古文明的准确断代，几乎是不可能的。正因如此，夏商周断代工程在启动之初，就将碳十四定年技术列入工程项目之中，并将这门技术视为工程成败最为关键的项目之一。
放射性碳元素的革命
碳十四年代测定技术又称放射性碳元素断代技术。自一九五○年这项技术发明以来已成为现代考古学应用最为广泛的一种测定年代的方法，这种技术应用于考古学之后，使全世界的史前年代学研究进入了一个崭新的阶段。为此，学术界将碳十四定年技术的发明和应用称之为放射性碳元素的革命。
放射性碳元素（碳十四）断代技术看上去既复杂又简单，其基本原理是：当各种宇宙射线与地球外层大气撞击，产生了中子，中子又与大气中含有的氮（氮十四）发生核反应，从而产生了放射性碳元素（碳十四），碳十四与氧结合变成二氧化碳并牢固地混合于空气的二氧化碳中。在地球上生存的植物透过光合作用，会不断地从大气中吸收包括碳十四在内的二氧化碳。由于人和动物都直接或间接地依赖植物生存，因此所有生物体内部都含有碳十四，并且这种碳十四的浓度与当时大气中碳十四的自然浓度维持着一种平衡关系。但是，生物体一旦死亡，有机体与大气之间的循环交换立即停止，体内残留的碳十四便不再有新的补充，只能按衰变规律减少。按照已知的衰变规律，科学家精确地计算出，碳十四的半衰期是五七三○年。因此，无论是植物还是动物，当有机体死亡之后，只要测出标本中碳十四减少的程度，就可以推算出其死亡的年代。换言之，一切死亡的生物残体中的有机物以及未经风化的骨片、贝壳等都可能以碳十四来测定具体年代。
一九四九年三月，美国《科学》杂志公布了第一次利用放射性碳元素测定的年代数值时，立即引起了整个考古学界与地质学界的瞩目，并对创始人无比敬佩。
放射性碳元素定年技术的创始人里比（W•F• Libby，一九○八至一九八○）教授，早年在美国著名的柏克莱实验室从事开创性的放射性研究工作，他是美国最先设计制作盖革︱米勒计数器和BF3计数管的人，从而发现了许多放射性元素。一九三六年里比就敏锐地注意到，科学家卡门利用加速器粒子轰击，发现并分离鉴定出放射性碳元素碳十四这项研究成果。
一九三九年，另一位科学家柯夫精心研究宇宙射线和大气的相互作用，探测了次级宇宙射线中子，同时指出宇宙射线中子的最终产物是碳十四，并计算出自然的产生率为每秒每平方公分○•八个时，里比对这项研究高度关注，并与柯夫合作了一段时期。就在这时，里比的脑海中已形成了要利用自然来测定古物年代的伟大构想。第二次世界大战期间，里比前往哥伦比亚大学，参与并解决了热扩散浓缩铀同位素技术中的关键问题。
第二次大战结束后，里比出任芝加哥大学教授，开始将他心中酝酿已久的伟大构想付诸实施。在这段过程中，他首先从理论上证明自然界中碳十四的普遍存在并达到平衡状态的真实性，同时从实验中提炼出碳十四。刚开始，里比对研究目的还守口如瓶，秘而不宣，但为了寻求经费支持，经过再三考虑，他于一九四六年耶诞节晚会上将目的透露出来。消息传到考古学界，立即引起了具有远见卓识的维金基金会主持人的重视并主动提供了研究基金。在这笔丰厚资金的支持和众多考古学家的鼓励下，经过三年的努力，里比终于顺利地解决了碳十四年代测定的理论和实验问题，成功地创建了碳十四年代测定方法，并逐渐为考古学界、地质学界所接受。从而成为确定旧石器晚期以来人类历史年代的有力工具。里比也因此荣获了一九六○年诺贝尔化学奖。
随着时间过去，碳十四定年技术在考古界和地质界取得了一系列令人瞩目的成果，它使全世界几万年来的历史事件和地质事件有了统一的时间标准，对欧洲史前年代序列的建立起了革命性的作用，世界各地的新石器时代考古学也因有了确切年代断限和年代序列而进入了一个新时代。如美洲最早的文化遗迹，原考古学界、地质学界大都认为具有二万五千多年的历史，经碳十四技术定年之后，发现距今只一万年左右，也就是说在这个历史时间段中，美洲才有人类开始文化活动；北美洲和威斯康辛冰期的曼卡托分期年代的情况也与以上基本相同。考古、地质学家原本认为是发生在二万五千年以前的事，后来透过对冰期堆积层中提取的五种树木标本做碳十四测定，其年代也只有一万一千年左右。于是有科学家据此推断，美洲的最初殖民，是在冰河北退后，由亚洲经白令海峡迁移过去的，因为北美洲的这最后一次冰河的最后一分期和欧洲北部属同一个时代，后者的年代曾被定年所证实，这个问题的解决，无论是对史前考古学还是地质学而言，都是一极其重要的大事。
关于日本新石器文化的开始问题，有学者认为可以早到西元前三千年以前，但经过定年并没有如此之长。另外还有一个奇例是，廿世纪上半叶，日本人大贺一郎在中国辽宁省大连市普兰店河畔一个古代沼泽泥碳层中发现了几十粒莲子，当时认为这个泥碳层可能属第四纪更新世时代在一万年之前。后来大贺一郎曾设法使他得到的莲子发了芽，整个学术界为之轰动。因为历史如此久远的莲子居然在泥泞中埋藏万年之后还能发芽，这不能不说是个奇迹。但后来经过碳十四的测定，大贺一郎发现的莲子距今不过一○四○年左右；在这个时间段之内，莲子发芽当然让人惊喜，但和以前认为的万年比起来，就不免让人感到有些失落。
当然，碳十四定年技术也不是尽善尽美和绝对的，它有自身难以克服的局限性，这个局限性主要表现在所测定的年代并不能精密到可以确定哪一年，甚至所测定的误差有一○○年甚至几百年之大。这误差的出现，一方面和标本的年代远近有关，年代越远当然误差也就越大。另一方面也和标本的纯粹程度、实验时间的长短有关。如果标本受到污染或混入时代较近的有机物，纵使如草根的残丝、细菌的粒点，都会影响到碳十四定年的准确度。如果地层不清楚，所采用的标本整个是近代的东西，那么所测结果自然也就和期待的资料大相径庭。如果在实验中计数的时间拉长，误差也可相对地减少。
特别值得一提的是，由于各种原因，过去大气中的碳十四放射性水准不是恒定的。所以，利用统一的现代碳标准计算出来的碳十四年代并不是日历年代，只能称为碳十四年代。如何解决碳十四年代与日历年代间的关系，并把碳十四年代转换成日历年代，这就要透过碳十四年代树轮年代校正曲线来进行校正。
众所周知，树木都是春长秋止，于是在树干截面上就形成疏密相间的年轮，轮与轮之间的距离称为轮距。树木的年轮自然地反映着树木逐年生长的树龄，如果找一段木头截面仔细观察，便发现一圈圈年轮的轮距并不均衡，而是时宽时窄，无一定的规律。这种原因和状况是由于水旱等气候条件造成的，如果某年气候温暖多雨，树木生长快，当年的轮距也较大。反之，若某一年干旱少雨，气候干燥，树木不易生长，轮距也自然要小一些。这个现象体现在同一地区相同的气候条件下，同时生长的树木之中，其轮距的宽窄程度就更加接近和相同。又由于地球的气候变化每年都有不同，所以无论是树木生长百年还是千年，其轮距也不会机械而整齐地重复。因此可以说树木轮距的宽度狭序列是纪录其生长期间气候变化情况的图谱，这个图谱也是一部天然的气候编年史。
如果要根据树木的轮距来判断它生长的年代，首先必须要建立该地区的标准轮距序列，建立这种序列最有效的方法，是不同时间段轮距的衔接。例如有几棵依然存活的千年大树，根据它们的年轮情况就可以建立起一千年之内的标准轮距序列。在这个标准序列的基准上，再继续向前找，譬如找到了一棵有七百年历史的古木，而这棵古木的外圈轮距其中有二百圈和已知的千年大树的内层轮距序列相同或相似，就可根据已经建立起来的原一千年的标准序列确切地定出这棵古木的砍伐年代，即七百减二百等于五百年，再由一千加五百等于一千五百年。如此一来，就建立起一个一千五百年的标准轮距了。以同样的方法向前推进，标准轮距的序列就会越来越长。其衔接的方法如图所示：
这种树木轮距衔接的方法既简单又复杂，复杂的原因主要是标本和搜集极其不易，但科学家们还是为此做出努力，也取得了很大的成果。如美国学者根据加利福尼亚地区长寿的刺果松，以及数百个考古遗址出土的木材，已衔接出从一万年前到现在的完整树干编年系列谱。除美国外，欧洲一些国家也建立了当地某些年代范围内的标准序列。从理论上和实际结果看，这些标准系列的年谱与日历年相吻合，其精确度可达几年，甚至一、二年。
当然，树木年轮断代法也有一些局限，如对伪年轮或缺年轮的识别、树种的挑选、轮距序列的互较、某些树木的特殊生长环境以及地区环境、气候的差异等，都是造成实际操作中出现误差的原因。但如果把碳十四年代和树轮年代校正曲线来进行校正，误差就小得多。因为树木每年生长一轮木质。每一轮木片的碳十四放射性水准代表了当年的大气碳十四放射性水准。树轮是可以清数的，它的年代同日历年代相当。树轮的碳十四年代可以透过测定得出。把树轮的碳十四年代作为纵座标，而把树轮生长的年代作为横座标，就可以得出一条碳十四年一树轮年代的校对曲线。透过这条曲线就可以把测定样品的碳十四年代转换为日历年代。这就是一般所说的碳十四年代的树轮年代校正。
一九八六年第十二届国际碳十四会议上发表了几条高精确度树轮年代校正曲线，碳十四年代误差缩小到只有上下十多年。几条曲线稍有差异，但总的趋势基本上是一致的。这就更有利于把碳十四年代校正到日历年代。因为大气中的碳十四交换循环相当迅速，因此树轮校正曲线原则上可以全球通用。如日本奈良古坟时期土墩墓中的一根木头，外皮保持完好，将其树轮连续取样测定碳十四年代，与高精确度树轮校正曲线匹配拟合，确定出木头的砍伐年代是介于西元三百一十五年至三百二十五年间。这与古坟时期是相合的。如果木头砍伐的年代同该坟的建造年代一致，则该坟的年代就十分确定了。
苦难的历程
一九五○年代初，当里比教授创建的碳十四定年方法获得成功并震撼了整个西方考古学界和地质学界之时，中国对原子能的和平利用仍是一片空白。一九五五年，社会主义国家阵营中具有盟主地位的苏联，基于多方面的考量，在同年一月的苏联部长会议中决定通过、并发表公开声明：帮助中国和其他几个社会主义国家研究和平利用原子能的问题。这个声明的发表，自然引起中国各界高度重视，许多报纸、杂志都纷纷撰文介绍和宣传放射性元素在工业、医学、生物学和其他科学上的应用。但是，对放射性元素在考古学上的应用，却鲜有媒体报导和介绍。
面对这种情况，时任中国科学院考古研究所副所长的考古学大师夏鼐，首次以标题为《放射性同位素在考古学上的应用放射性碳素或碳十四的断定年代法》的文章，发表在《考古通讯》一九五五年第四期，向学术界介绍放射性元素在考古学上的应用。自此，中国考古界对这项最新科技方法有了认识和了解。与此同时，根据国内、外的科学发展趋势，夏鼐开始酝酿在中国建立碳十四实验室。经过一番波折之后，一九五九年，在夏鼐的策划下，从中科院物理研究所调来年轻的物理学家仇士华、蔡莲珍夫妇，到考古所正式筹建中国第一个碳十四实验室。
仇士华，一九三二年生于江苏如皋一个中产阶级的农民家庭，一九五一年考入浙江大学物理系。学习物理是仇士华年少时代的爱好和愿望，进入浙大之后，他被选为系学生会主席、班长，不到半年，又加入了共青团。一年之后，随着国家高校的院系调整，浙江大学变成了工学院，上海复旦大学成为文理综合性大学，于是仇士华随浙大物理系迁往上海，又成为上海复旦大学物理系的学生。一九五五年毕业后，他与同班女同学蔡莲珍一起被分配到中国科学院物理研究所工作。
当时的中科院物理所，实际上是隐蔽的原子能物理研究所，是不可对外宣传的机密单位，所长由著名核物理学家钱三强担任。对仇士华和蔡莲珍而言，能够进这样一个属于国家政府极其重视又严格保密的单位，使他们从心底深处萌发出一种自豪和光荣感，并对未来的事业抱持莫大的希望。
谁知好景不长，正当仇士华、蔡莲珍到物理所不到两年，满腔的报国热情正在升温之时，全国性的反右整我运动开始了。如同那个时代大多数知识份子一样，仇士华凭着一颗真诚、率直和天真，向运动和组织者提出了三项意见。
他提出这三项意见之后，令运动组织者大为光火，立即决定将他划成右派。当时已经和仇士华结婚的蔡莲珍也跟着被划成右派。不久，仇士华夫妇随物理所部分人员下放到河北省占皇县农村生产队劳动改造。
一九五八年，由于中国准备发射卫星，许多技术上的事需要解决，在人手缺乏的情况下，经有关方面批准，原属物理所的仇士华、蔡莲珍和其他科学家于同年十一月被召回北京，从事卫星发射过程中部分科学研究仪器的制造。回物理所工作二个月后的一九五九年一月，仇士华、蔡莲珍来到考古所，开始了新的人生之路。
面对新的工作环境和即将重新开始的新的事业，仇士华、蔡莲珍兴奋不已，但又令他们感到沮丧的是，夏鼐明确表示，筹建国内第一个碳十四实验室，大家都没有经验，只能边学边干，独立完成。需要钱可以由所里给，但需要的一切机械仪器都必须自己想办法解决。面对可以想像的困难和挑战，仇士华、蔡莲珍明白既然来了就不能退缩，面前只有一条路，那就是狠下心来想尽一切办法，建成这个在中国科技考古史上具有非凡意义的碳十四实验室。
在夏鼐的指导下，仇士华、蔡莲珍先找来碳十四定年技术的创始人里比所著的经典著作《放射性碳元素测定年代》一书学习研究，待真正弄清了其原理和测试方法之后，便根据大量参考资料开始进行机械设备的组装工作。由于所需仪器特殊，在国内无法买到，当时又不可能靠国外进口，只有从零开始，自己动手设计、加工、组装。仇士华、蔡莲珍凭借所学知识和在物理所工作的实践经验，先是研制了探测器，再利用无线电零件装配测量仪器，及其他的小型电器零件、如变压器、玻璃管等，能买的买，能造的造，为节省经费，所需铁片则跑到废品回收站挑选。经过四年的艰苦努力，于一九六二年完成了全部设备的组装工作，再经过近三年的调试和改进，中国第一个碳十四定年实验室终于在一九六五年正式诞生了。
碳十四定年实验室建成后，立即投入到考古学的应用之中，为检验碳十四定年实际效果，仇士华自田野考古拿来四种样品进行盲检（事先不说明出土地点和推定年代），测试结果分别为商代早期、战国早、晚期、汉代四个时间段，具体年代基本上与考古学家的估计相同。有了这次小小的成功，仇士华、蔡莲珍信心倍增，接着又请不同的考古学家拿来十种样品进行盲检，由于一个样品需要连续四十八个小时测试，仇士华夫妻二人便日以继夜地坚守在实验室谨慎而精密地操作。十种样品全部测完时，蔡莲珍的双腿已红肿得难以走路了。尽管如此，夫妻二人还是精神振奋，欣喜异常。因为测定结果除一、二种外，其他几种依然与考古学家所估计的年代相近。这十四种样品的成功测定，标志着中国碳十四定年技术在未来的考古学、地质研究领域可以大显身手，发挥自己独特的威力和作用了。这个结果在让考古学界感到由衷高兴的同时，也让仇士华、蔡莲珍两位科学家为之深深感动。
正当考古所主管和仇士华等人决定在此成果的基础上乘胜追击，测定更多样品时，文化大革命爆发了，碳十四定年计画自然也跟着流产了。
一九七○年，夏鼐、仇士华等考古所大多数科学家被发配到河南信阳地区息县一个农村进行劳动改造，之后又发配到明港一个军营集中起来相互揭批五一六反党集团。在这座军营里，刚刚摆脱了肉体折磨的知识份子又遭遇了更为残酷的精神折磨。一九七一年，随着形势好转，时任国务院副总理兼中科院院长的郭沫若向当时的总理周恩来报告，请求中国出土文物出国展览和在文革早期被停止的《考古学报》等三种学术杂志重新复刊，周恩来很快地批准。为了让出土文物在国外成功展览，也为了早日将下放农村和军营的科学界众多的知识份子从严酷的困境中解放出来，郭沫若曾以工作为由，想了许多办法，使一批又一批的学者摆脱了厄运，重新回到工作岗位上。
在仇士华等碳十四定年科学家回京的问题上，郭沫若以出国文物没有具体年代为由，请求调回所有碳十四定年实验室的人员，以便尽快测定出年代。这个请求经过周恩来批准后，仇士华、蔡莲珍等人于一九七一年八月离开河南军营，重返工作岗位，开始修检安装损坏的仪器，并投入碳十四定年工作。一九七九年，仇士华、蔡莲珍戴在头上长达廿二年的右派帽子经有关部门批准后被摘掉。再之后，考古所碳十四定年实验室捷报频传，几千个考古、地质年代资料被相继测出。如旧石器晚期文化问题，从前对北京周口店山顶洞人的年代说法不一，大多数学者估计距今约有十万年左右。但经过碳十四定年，发现只有一万九千年左右，这个巨大差距是古人类学家在当时无论如何也无法了解的。正是由于这些令人瞩目的成果，从而使中国不同地区的各种新石器文化建立起一个时间关系的架构，同时也使中国的新石器考古学，因有了确切的年代序列而进入一个新的研究时期。
二里头文化的界定
有鉴于碳十四定年技术在考古学研究中所发挥的独特而巨大的作用，所以，在夏商周断代工程计画之初，就对定年技术寄予厚望，并提出很高的要求，大有成败在此一举之势。按照工程专家组制定的计画，碳十四定年技术专门成立了一个课题组，组长由工程首席科学家仇士华担任，除了考古所碳十四实验室之外，北京大学考古系碳十四实验室和北京大学技术物理系加速器质谱仪（Accelerator Mass Spectrometer，AMS）实验室也同时开展工作，以保证测定年代更加精确。
按照工程的要求，碳十四定年技术的目标是，在原有夏商周考古成就的基础上，把田野考古的层位和文化分期的相对年代关系转换为精确度较高的绝对日历年代，同时确定与夏商周有关的某些关键事件的时间标志点，从而建立起夏商周三代的年代架构。整个操作程序如下：
一、采集与考古层位和文化高度相关的含碳样品。
二、测出精确可靠、误差符合实际的碳十四年代资料。
三、充分应用考古资讯，将有先后时序的系列碳十四样品资料，透过高精度校正曲线转换，定出考古内涵的日历年代。
四、由碳十四定年专家和考古学专家共同讨论，建立夏商周考古的碳十四年代架构。
五、用历史文献、天文研究的结果和金文历谱的研究等作综合交叉研究，共同建立夏商周三代年表。
从以上的操作程序中可以看出，碳十四定年技术应用于夏商周断代工程，在一定意义上不能不说是一种具有开创性新的新思路和新方法。在过去几十年里，都是由田野考古工作者提供样品，碳十四实验室测出资料就算完成了任务，这个操作过程的缺陷是，定年专家和考古学家缺乏深入沟通，对误差出现较大的原因也少有深入的分析研究，从而使定年和考古双方的学术成就受到局限。但这次就明显地有所不同，田野考古学者不仅要提供遗址样品，还要按照系列样品的要求提供考古资讯。而碳十四定年方面的专家测出的资料要精确、可靠，出现的误差也要符合实际。当这些工作完成后，还要与树轮校正曲线拟合匹配，所有这一切，都促使考古学家和定年专家必须改变原有观念，重新学习和加深理解与沟通，只有如此紧密配合，才能看到预期的结果。
就中国的碳十四实验室而言，尽管继考古所之后又有数个科学研究单位陆续建成了四十多个实验室，但能开展工作的只有廿多个，其整体水准跟国际相比还有不小的差距，这个差距当然主要来自设备仪器的相对落后。所谓科技考古，主要取决于科技的先进程度，没有先进优良的装备，要取得世界一流的水准是不可能的。
有鉴于此，夏商周断代工程开始之初，就注意到非改进定年技术装备，否则无法达到预期的目的。于是，工程领导小组决定，将整个工程课题的一半经费用于购置定年技术的各种先进装备，这样就从根本上解决了拟投入工作的三个实验室设备仪器老化、落后的问题，使高精度测定成为可能，并在夏商周断代工程中发挥前所未有的作用。当先进的仪器在碳十四定年实验室配置后，定年专家进行了一系列实用程式编制、样品瓶试制、生产、淬火效应校正等工作，最后测试精度达到了千年之中误差为廿年左右（非日历年代）的国际水准。
从一九九八年开始，中国社科院考古所（和生物物理所合作）和北京大学考古系等两个碳十四实验室分别进入稳定测试轨道，这代表着建构夏商周断代工程三代年代整体架构的关键性工作由此正式开。
根据工程领导小组的分工，工程首席科学家仇士华在主管整个碳十四定年课题外，还兼管考古所碳十四实验室的具体事宜。而北京大学考古系碳十四实验室则由陈铁梅负责。
陈铁梅，一九三五年生于上海，一九五二年考入北京大学物理系，后赴前苏联列宁格勒大学物理系留学，一九五九年毕业回国，一九六二年由大连工学院调北京大学原子能（技术物理）系任教，一九七三年调考古系创建考古年代实验室，任考古系教授和实验室主任。陈铁梅是中国科技考古的创始人之一，从一九七○年代初开始，长期致力碳十四、铀系及电子自旋共振定年工作。夏商周断代工程开始前，他已被选为中国科技考古学会副理事长、德国考古研究所通讯院士，在中外科技考古领域具有广泛的影响力。
按照碳十四定年的操作程式，首先要解决如何正确采集系列样品的问题，这些样品和必要资讯的来源，主要由田野考古学家提供而取得。定年专家经过和工程专家组研究，在工程所涉及的大量考古遗址中，选择了郑州商城、偃师商城、二里头、小双桥等十多个关键性遗址作为测度重点，要求每个遗址按照不同的考古学地层关系，提供卅至六十个采集样品以供检测。当然，如果各方面条件允许，每个遗址的采集样品则是多多益善。为了尽可能做到准确无误，除采用原考古发掘时所出标本外，仇士华、陈铁梅等碳十四定年专家另又亲赴二里头、偃师商城、郑州商城等遗址，和考古学家一起进行小规模试掘，从中提取对定年研究最具典型性和代表性的样品。当样品采集工作完成后，碳十四定年专家根据有关田野考古发掘报告和样品清单，进行选择、排比，然后按计画分别测定，再经树轮曲线校正得出结果。
以上提及的两个实验室对二里头遗址采集的系列含碳样品进行碳十四年代测定、拟合，并与考古分期成果相互整合后，所推定的二里头文化一至四期年代范围见下表：
二里头遗址分期与常规碳十四定年数据：
一期；采兽骨、木炭等样品二件；拟合得其年代区间介于西元前一八八○年至前一八○○年。
二期；采兽骨、木炭等样品九件；拟合得其年代区间介于西元前一七四○年至前一五九○年。
三期；采兽骨、木炭等样品三件；拟合得其年代区间介于西元前一六一○年至前一五五五年。
四期；采兽骨、木炭等样品四件；拟合得其年代区间介于西元前一五六四年至前一五二一年。
由上表可以看出，一直争论不休的二里头遗址的年代范围是西元前一八八○至一五二一年，其时间跨度为三百五十九年。很显然，这个时间长度和文献记载，已被夏商周断代工程专家组采用的夏代积年四七一年说，尚有一一○多年的差距，这样一个不算太小差距的出现，到底意味着什么？经过研究探讨后认为，二里头文化是后羿代夏这一事件后的夏代中晚期文化而非夏的早期文化，早期文化只能到河南龙山文化晚期中去寻找。如果找到了夏代早期文化，那么整个夏代积年便有可能和文献记载相合。工程专家组对二里头遗址的定年结果似早有预料，所以工程一开始，就列有早期夏文化研究这一专题，并决定对河南龙山文化晚期进行考古搜寻和碳十四检测。
王城岗与瓦店遗址的考古发现
河南龙山文化又称南王湾三期文化，是北京大学考古系教授邹衡于一九五○年代末发掘南王湾遗址后作出的一个文化分期。南王湾三期文化在年代上晚于仰韶向龙山过渡时期，又明显早于二里头文化，其分布主要在豫西地区。在以前的考古发掘中，除了南王湾之外，河南登封王城岗古城、禹州瓦店等遗址都是规模较大的河南龙山文化晚期遗址，在这些遗址中，考古人员曾发现有大型房基、奠基坑及精美的玉器和陶器。它们的发现为探寻早期夏文化提供了线索，也为夏商周断代工程奠下了基础。
根据文献记载，河南嵩山南北地区是夏人立国前后的主要活动区域，传说中的禹之居阳城，启之都阳翟，太康之都斟鄩就在嵩山南北的登封、禹州、巩义境内。因此，嵩山南北地区的河南龙山文化和二里头文化是探索夏文化上限的主要对象。早在一九五九年，河南省文物工作队就特别组织了一个夏代文化遗存调查组，根据文献记载和前贤考证，以及有关历史传说中提供的夏代都城和夏人活动地点，以豫西地区的地望为线索，进行了一次探索夏文化遗存的考古调查。根据调查的线索，从一九七五年起，河南省文物研究所便把登封王城岗一带作为探索夏文化遗存的发掘重点。
登封王城岗遗址位于登封市东南约十一公里的告城镇附近。在工作早期，河南省文物研究所考古人员在安金槐带领下，将考古钻探与发掘地点选在五渡河西岸的王城岗西面进行，但经过一年多的工作，发现的多半是商代的遗迹与遗物，夏代遗物则很少见到。一九七六年秋，为了扩大寻找传说中夏代大禹所居阳城遗址的范围，考古队除在原地进行探寻外，又抽出部分人力到五渡河东岸开展工作。不久，考古人员以当地人提供的城山岭地名为线索，很快发现了东周时期阳城的北城墙，接着又钻探出东周阳城的东、西、南三面夯土城墙遗迹，并在城内外的发掘中，发现了铺设在城内地下的各种陶制小管道、澄水池等一套战国时期的供水设施和冶铸铁器手工业作坊遗址。尤其重要的是，城内外出土的大量陶器印有阳城与阳城仓器等篆体陶文戳记，有力地证明了东周阳城的确就在此处。这个发现，无疑为考古人员继续探寻夏代大禹所居的阳城带来了希望的曙光。
一九七七年春天，安金槐率领考古人员在王城岗西面一带进行发掘时，当地围观的一名老人从安金槐的口中了解到他们在此地发掘是为了寻找夏代的阳城，便带着不解和热情说道：既然是寻找夏代阳城，为何不到王城岗上去呢？据老一辈人讲，王城岗就是夏禹居过的都城。当地老者的一句话，引起了安金槐和其他考古人员的重视，也改变了考古队的命运。在老人带领下，考古人员来到不远处一个被称为王城岗的地方，在偏西南部一带开始考古钻探。钻探到第三天下午时，在一个距地表深约一•二公尺处的探孔中，发现了土质坚硬类似夯土的迹象，接着又发现了龙山文化黑陶片。经过一段时间的钻探与发掘，王城岗出现的成果一天天扩大。终于，在郜城镇西北约○•五公里和东周阳城仅一条五渡河之隔的颍河与五渡河交汇处，也就是当地人传说的王城岗上，考古人员接连发掘出两座东西相并列的龙山文化中晚期的夯土城垣遗址。遗憾的是，东城的大部分不知何时被五渡河泛滥的河水冲毁了，从钻探的情况看，两座城址尚存面积一万多平方公尺。其中西城内发掘有龙山文化中晚期残存房屋的夯土基址，在夯土基址下面发现有奴隶奠基坑和成排的灰坑、窖穴等遗迹，并出土了大量制作精致、品种多样的灰黑陶器、黑陶器、石器、骨器、蚌器等遗物，其中还有一件形似铜斝的残片。根据出土的遗物和地层关系，安金槐等考古研究人员将王城岗遗址分为早晚五个文化期，根据地理位和有关文献资料记载，结合前贤所考证的夏代早期禹都阳城或禹居阳城的地望、名称，以及在附近发现的东周时代的阳城等等，考古发掘者认为，王城岗龙山文化城址就是夏代大禹王所居的阳城。
王城岗发现夏代阳城的消息传出后，立即引起国内外文物考古界的轰动，被誉为廿世纪以来探索夏文化的又一次重大突破。密切注视中国考古文化动向的日本多家报纸都以头版头条显要位置报导了这一消息，一时间，海内外学术界为之震动。
但是，有许多学者对这一发现发表了不同意见，认为王城岗遗址的年代要早于学术界一般认定的夏代纪年，更主要的是王城岗遗址的规模太小，与二里头遗址相比真可谓小巫见大巫，根本不具备王者风范，只是一个普通的小城邦，所以绝不能认定是夏禹王所居的阳城。
尽管王城岗是否为夏禹所居的阳城这一问题，学术界并未取得共识，但它是河南龙山文化的一处重要遗址却是不争的事实，要研究早期夏文化，这个遗址是不可或缺的。正因如此，断代工程、早期夏文化研究专题组方燕明等河南省考古学者，自一九九六年下半年开始，在登封王城岗原有的文化分期基础上进一步研究，有计画地收集了已有含碳样品和试掘采集样品。试掘中，专题组人员将一九七○年代末在王城岗遗址发掘的一些探方重新挖开（原已回填），并于古城址的西部揭开六个五公尺乘五公尺的典型探方，随后又清理了四个奠基坑，有目的地采集了坑中木炭和人骨标本。这些新采集的标本和原有发掘品中精选出的二百多份含碳样品进行初步整理后，选出四十五份具代表性的样品供碳十四实验室进行定年。当这件工作结束后，专题组人员在方燕明指挥下，于一九九七年四月又开始了对禹州瓦店遗址的田野考古工作。
瓦店遗址是一九七九年发现的。河南省文物考古所曾进行多次发掘，认为这是一处河南龙山文化遗址。但由于范围较大，文化堆积深厚，一时还无法弄清楚遗址的性质。
为了解瓦店遗址的范围和面积，考古人员对该遗址的东北角和东南角进行了大规模的钻探。钻探结果显示，这是一个总面积为廿万平方公尺的遗址。经过有目的地对重要地点的发掘，发现灰坑近百个、房址九座，另外有墓葬、陶窑等，整个出土遗迹和遗物文化内涵丰富，地层清楚，从发掘品中搜集的木炭、骨等含碳样品，为碳十四定年提供了重要而珍贵的依据。
继禹州瓦店之后，工程专题组人员又对河南龙山文化的另一个典型遗址煤山遗址重新钻探和发掘，同样采取、搜集了大量含碳标本。需要说明的是，无论是王城岗还是瓦店、煤山，从原有发掘品中和试掘采集到的含碳样品，由于样品较小，大都无法利用仇士华、陈铁梅领导的被称为常规碳十四实验室测定年代，而只能使用需要样品较少的加速器质谱仪来进行定年。有鉴于此，工程领导小组和专家组决定，来自河南龙山文化以王城岗为代表的含碳样品，由北京大学技术物理系重离子物理研究所利用加速器质谱法来完成测定任务。
加速器质谱学与裹尸布案
加速器质谱学是一九七○年代末在国际上兴起的一项现代核分析技术，主要用于测量长寿命放射性核素的同位素丰度比，从而推断样品的年龄或进行示踪研究。
加速器质谱碳十四测定法与常规碳十四测定法相比，其主要优势在于所需样品量少、测量工作效率高，而测量的灵敏度可达千分之三至千分之五。加速器质谱仪法需要的标本量不到常规法使用样本量的千分之一，几毫克的碳样标本利用加速器质谱仪测量，一般仅需数十分钟即可测定，而常规碳十四定年法，则要四十八小时或更长的时间。在时间紧迫、样品多的情况下，加速器质谱法就自然会发挥出它的优势和作用。
目前国际上先进加速器质谱仪实验室碳十四定年的上限可超过六万年，相应的测量灵敏度好于六•七乘以十的负十六次方。这个数据如果以小米做个通俗的比喻，就是要在多于一千五百兆粒相同的小米中，用加速器质谱仪法找出一粒稍重一点的小米。夏商周断代工程样品的纪年不超过四千年，其碳14对碳12的比值大约是上述灵敏度的一千倍，但该值的测量精确度要好于千分之五。也就是说，在一千五百兆粒小米中，把这一千粒稍重一点的小米挑出来，并数清楚，但是漏掉和属错的粒数不能超过五粒。正由于加速器质谱仪使用样品量小，对于珍贵的国宝级文物甲骨以及遗址中出土的炭屑、骨片、残存的少量有机物，甚至于陶器、铜器上的烟炱等等，都可以采样来测定年代，而常规法在这样的情况下则显得无能为力。
自从里比发明了碳十四测定法之后，到一九六○年代，其方法开始在世界上广泛应用。但许多科学家对这种方法需要样品量大、测定时间长以及长寿命放射性碳元素很难测定等限制表示不满。所以自一九七○年代开始，有人开始研究新的测定方法，以填补里比碳十四测定法的不足。一九七七年，科学家穆勒（Muller）首次提出了用回旋加速器检测碳十四以及铍十和其他长寿命放射性核素的建议。几乎与此同时，由罗彻斯特大学、多伦多大学和GIC公司三个单位的科学家组成的一个科研小组，也提出了用串列加速器测量碳十四的建议。同年的晚些时候，加拿大麦克马斯大学与美国罗彻斯特大学同时在美国《科学》杂志发表了用串列加速器测量自然界碳十四的结果。一九七八年，莱斯贝克（Raisbeck）等人发表了用回旋加速器测量铍十的结果，加速器质谱仪发展的序幕由此拉开。一九七八年四月，第一次国际加速器质谱会议在罗彻斯特大学召开，代表着加速器质谱学这门当代典型的交叉学科的诞生。在此之后的廿多年，加速器质谱仪技术又取得了很大的发展，至一九九○年代，世界上的加速器质谱仪已超过四十台，分布在美洲、欧洲、亚洲与大洋洲的十几个国家中，应用已相当广泛。正如美国科学家埃尔默和菲利普斯教授所指出的，如果不是地球科学家除了发展这种技术外别无选择的话，加速器质谱仪绝不会得到发展，但如果不是某些核子物理学家对考古学与地球科学有兴趣的话，加速器质谱仪也不会得到发展。斯言是也。
随着这门学科的发展和在地球科学、考古学、古人类学、物理学以及天体物理学、环境科学、生物医学等领域的应用，加速器质谱学已被越来越多的科学界人士所认知和熟悉，它在社会生活中发挥的作用和影响也越来越大。而一九八○年代利用加速器质谱仪定年法成功破译杜林裹尸布（注一）这一千年悬案，使它的名气几乎在一夜之间响遍了全世界。
（注一）另有译为都灵裹尸布者。
一九七八年，美国天文数学家麦克•哈特（Michael H• Hart）写了一本叫《影响世界历史一○○位名人》的书，这本书问世之后曾轰动一时，成为全球性的畅销书。在书中，麦克•哈特将人类诞生以来可知的对人类历史进程影响最大的一○○位人物作了排列，其中耶稣基督位列第三，在穆罕默德、牛顿之后，释迦牟尼、孔子之前。
耶稣是基督教所信奉的救世主；据《圣经•旧约》记载，西元一世纪初年，耶稣降生于伯利恒，他是上帝的独生子。他的母亲玛利亚是童贞女，因圣灵感孕而生下了耶稣。卅岁时，他开始在巴勒斯坦地区传教。作为精神和道德领袖的耶稣神通广大，诸如变水为酒、治病、驱鬼、叫死人复活、用五饼二鱼给五千人吃饱等等。他特选了十二位门徒，并赋予他们传教的使命和权力。后来他为犹太教当权者所仇视，再被叛徒出卖给罗马帝国驻犹太总督彼拉多，并由其判决钉死于十字架上。他死后第七天复活，四十余日后升天。两千年来，关于耶稣基督其人其事，还存在着许许多多的不解之谜，其中最有影响的就是杜林圣体裹尸布之谜。
在遥远的古代，罗马人就发明了一种刑罚，将人钉死在十字架上，以用来惩罚死囚和逃亡的奴隶。被钉十字架的人的手和脚都用钉子钉在两根木头做成的十字架上，然后，再把十字架竖起来。受刑者被吊在上面，慢慢地、痛苦地死去。耶稣基督被出卖后就是这样受难的。
之后，耶稣的门徒亚利马太人约瑟去求彼拉多，要把耶稣的身体领去。彼拉多允准，他就把耶稣的身体领去了。他和另一个叫尼哥底姆的人，按照犹太人殡葬的规矩，把耶稣的身体用细麻布加上没药和沉香裹好了，埋葬在十字架旁一个小园子的坟墓里。第七天，耶稣复活，门徒只看到细麻布和耶稣的裹头巾在洞穴式的坟墓里，只是没有了耶稣的身体，这便是复活节的由来。
据说在早期基督教受迫害的时代，这块裹尸布就被人藏起来达三百年之久。英国历史学家埃•威尔逊认为，裹尸布在耶稣复活时失踪以后，经由不为今天所晓的管道传到了土耳其的埃德隆，后来落入君士坦丁堡拜占庭统治者手中，一直保存到一二○四年。古代历史学家克劳利和法国十字军的一名军官鲁贝尔都声称在一二○三年亲眼见过这块裹尸布，当时是存放在君士坦丁堡的皇宫里。一二○五年，君士坦丁堡被东征的十字军攻陷，裹尸布随之易手，落入圣殿骑士团（注二）手中，一直到一三一二年，圣殿骑士团被教皇克雷芒五世（Clement Ⅴ）强行解散后，裹尸布被运到法国杜斯省的贝桑松大教堂安放。一三四九年，教堂失火，裹尸布差一点烧毁。一三五三年，裹尸布到了巴黎沙尔尼伯爵的手里，并曾于一三五七年在其领地的利雷教堂公开展出。一四三二年，裹尸布又到了萨夫瓦公爵的手中，公爵府中又失过一次大火，裹尸布稍微受损，然后就移到杜林大教堂公爵住的地方，从一五七八年起一直保存到现在。一九七八年在杜林展出时，曾展开了一场以科学与宗教为题的学术讨论会。一九八三年，根据义大利国王翁贝托二世逝世时所立的遗嘱，将这块裹尸布赠送给教廷。于是这块裹尸布被郑重地保存在一个银盒中，外面用红绸包着供奉在杜林天主教堂的祭台上。
（注二）圣殿骑士团（Templar）：基督教军事团体。成立之时，正当耶路撒冷王国成立之始，原来十字军所控制据点寥寥无几，朝拜圣地的信徒往往为穆斯林军队所扰。一一一九或一一二○年初，有八、九名法兰西骑士决心保卫朝圣者，组成团体。耶路撒冷国王鲍德温二世将犹太教圣殿范围内王宫院落的一部分划给他们，圣殿骑士团因而得名。该团迅速发展成为强大军事力量并集聚大量财富，在欧洲许多地方拥有财产。法兰西国王腓力四世指控该团为异端和道德败坏，使得教皇克雷芒五世于一三一二年取缔该团。
这块裹尸布长四•三五公尺，宽一•○九公尺，上面有一个遭鞭笞和被钉在十字架上的人的血迹。裹尸布上布满了模糊不清的黄褐色斑点，隐约呈现出一个人的前身和后身的完整形象。裹尸布的左侧留有仰卧的印迹，右侧有背部的印迹。裹尸布上的红色斑点，是从钉入钉子的双手手腕及脚的伤口中流出的血迹，两肋还留有被长矛刺入的印迹。这些印迹与福音书上所描述耶稣受难时的情形都完全吻合。
裹尸布确是耶稣基督受难的遗物吗？几百年来，就其真伪一直争论不休。历史学家、宗教学家、科学家们众说纷纭。早在一三五七年，利雷教堂的主教亨利•布阿吉曾断言，展出的裹尸布是伪造的赝品。布阿吉的后任彼尔•德阿尔西在给教皇的信中，更郑重地指出，所谓裹尸布实际上是出自一位不知名艺术家的手笔。为此，教皇克雷芒七世于一三九○年一月六日发布教皇谕令，禁止展出这块裹尸布。因此，它是基督教在全世界保存得最严密，也是引起争议最大的一件遗物。
一八九八年，杜林大主教迫于教徒压力，同意让科学家进行直接的实物考查研究。自此，人们对裹尸布才有了更详细的了解。同年，考古摄影专家寒贡多•彼亚拍下几幅圣体裹尸布的照片，底片冲洗出来以后，上面所显示的人像比布上的影像更为清晰。之后不久，法国著名医生德拉治和他的同事保罗•维农开始研究这块裹尸布，并于一九○二年把研究报告上交法国科学院。德拉治在报告中说，裹尸布所显示的是一幅十分逼真精细的人体影像，表明此人生前曾饱受酷刑，最后遭受钉死在十字架的痛苦。整个人体，除了手和脚之外，满是鞭痕；胸部和腹部被鞭打的伤势尤为严重；两肩、两膝也有伤迹；两手和两脚有明显的血迹伤孔，很可能是被钉子打穿的。德拉治总结他的报告说，一方面有裹尸布的物证，并有芦荟粉的残迹，表明出事地点应在埃及境外的中东某地，死者是钉死在十字架上，死前曾遭严刑鞭打。另一方面，对证历史记载和传说，耶稣受难前在犹太曾受过苦刑，与布上所见的人体影像一样。这份报告引起一场轩然大波和持续不断的争论。反对者坚持认定裹尸布根本就是伪造的，是一个不知名画家的杰作。
一九三一年，摄影专家塞比•恩利再次为裹尸布拍照研究，断定裹尸布上的影像绝不是画家的手笔。因为把底片放大以后，看不出布纹里有丝毫颜料的痕迹。
德国作家班纳详细研究过裹尸布之后说，如果真是耶稣基督的裹尸布，那就是说他从十字架上被放下来以后还没有死，因为他死了的话，伤口就不会再流出血水，而满身流出的血也一定会在身体用布裹上之前，就已凝结而不会留在裹尸布上。班纳主张耶稣在十字架上仅是失去知觉而暂停呼吸。于是刽子手以为耶稣死了，就让人把他从十字架上解下来，放在墓穴里。班纳假设，耶稣入墓后，可能是芦荟粉发生了效力，再加上墓内寒冷，耶稣便苏醒过来，在众门徒面前复活，然后再升天。班纳还特别强调一点，裹尸布上所显示的钉子伤口在右手腕上，这足以证明裹尸布是真的。如果钉子钉在手掌上，身体的重量会把两只手扯破。研究过裹尸布的医学专家们也都注意到了影像上所显示的肌肉都变了形，这是钉在十字架上面造成的。坚信裹尸布是真物的人表示，从人体解剖观点上所发现的这些细节，就连最杰出的国家也无法伪造。一九七八至一九八一年，由美国卅名科学家和医学家工程师组成的研究小组，使用各种最新仪器对裹尸布做进一步研究，发现裹尸布具有古代耶路撒冷地区的特征。对它的真伪，仍是一片茫然。在此争论中，人们又提出了种种假说。
随着科学技术的发展，科学家们对这块圣布的兴趣似乎超过了教会，只不过经过多次分析仍得不到明确的结论，有些有可能得到明确结果的测试又因为要求取样过多而遭拒绝。近年来，一门新的核分析技术加速器质谱学开始兴起并迅速发展起来，它的超高灵敏度和只要求微量样品的优点受到英国杜林裹尸布协会的注意。经过长达十年的接触和安排，科学家们终于得到了鉴定这块圣布的机会。一九八六年九月廿九日在义大利杜林召开了一次由教皇科学院院长主持的专题技术讨论会，出席会议的有杜林大主教的代表、教皇科学院以及来自法国、义大利、瑞士、英国、美国和香港有关实验室的代表共廿二人。会议达成协定，同意剪取邮票大小的样品，采用超高灵敏度的加速器质谱仪进行测定。
一九八八年四月廿一日，大英博物馆的考古权威和大主教一起来到杜林教堂，他们关闭了严密的保安系统，从圣器中取出这块有争议的尸布，大主教亲自从上面剪下了一块长七公分、宽一公分的布条，然后又分成三小块，分别装在三个标有号码的金属盒中。除此之外，还有三种已知是一世纪、十一世纪和十四世纪的物品作为对照样品一齐被送往三个指定的实验室，只有配合这次鉴定的伦敦大英博物馆知道各个样品的出处。
测试在美国亚利桑纳大学、英国牛津大学和瑞士苏黎大学的加速器质谱学实验室同时进行。每个实验室都收到四个只有编码，没有其他任何标识的样品。这些样品经净化后燃烧成二氧化碳，再经过催化还原成纯净的碳，然后装入加速器的离子源，加速到较高能量后逐一进行计数，最后透过计算而得到每种样品的年代。
实验表明，三所实验室的独立测量达到了极佳的一致性，各个结果的差异在一百廿年以内。测试表明，这块裹尸布在西元一二六○年到一三八○年之间制成的可能性为百分之九十五，而有百分之百的肯定性表明它的产生绝不会早于西元一二○○年。
测试结果很快被送往梵蒂冈教廷教皇的办公桌上，两个星期之后，教皇下令将真相公布世。一九八八年十月十三日，杜林大主教、红衣主教巴莱斯特雷罗在召开的记者会上正式宣布：这件几世纪以来被基督徒奉为圣品的耶稣基督尸布是中古时期织出的赝品。至此，杜林裹尸布真相大白。
真伪之争结束了，但这块圣布仍然是个神秘之物。这个被钉在十字架上的人体形象如此精确，甚至可以辨别出只有法医和病理学家才能认识到的血液从伤口流出的重力效应等等。究竟是谁，采用了什么样的工艺将如此生动的具有极高美学价值的耶稣形象印在布上的呢？又怎么能完整无损地保存了几个世纪呢？十三至十四世纪能伪造出来吗？对此，有人认为，这块裹尸布是真正的裹尸布，尽管它不是耶稣基督的。宗教史专家们就认为，裹尸布的影像不是耶稣，而是小基督。所谓小基督，是指在早期基督教小团体内具有超凡能力的成员。这些人在宗教情感的激励下，为体会耶稣受难时的感受，由小基督团体的成员把他们钉在十字架上，并让同伴用包尸布把自己包裹起来。耶稣那块裹尸布，就是这样留下来的。这种说法可以充分成立，在基督教的大量宣传品中就有不少教徒自我折磨的图画。当然，科学和艺术家们或许最终会提供令人满意的答案。
科学鉴定的结果也没有使天主教会受到特别大的震撼。教会宣称他们相信科学的鉴定，并不会因此而垂头丧气。大主教会见记者时平静地说：无论是裹尸布还是其他什么东西，都不能动摇我们的信仰。这些东西对我们的信仰来说是无关紧要的。圣布是宗教精神的显示，它不是圣物，而是一个图像。用宗教的词汇来说，它是基督的圣像。这表明教会仍尊重和崇拜这块印有基督圣像的圣布，它仍然是信徒们崇拜的物品。
从牛津大学到北京大学
与大多数先进科学技术一样，同西方发达国家相比，中国对加速器质谱仪的利用则相对滞后一段距离，直到一九八○年代中期才开始了它的旅程。
就中国的知识界而言，真正开始关注加速器质谱学，要追溯到一九七九年。这一年秋天，一位游姓的法籍华人科学家偕法国籍夫人来中国作学术访问。由于游教授的夫人在著名的加速器质谱仪创始人之一瑞斯贝克的实验室工作，所以在华期间，游夫人在北京大学做了这门新兴学科的报告，并介绍了这种加速器质谱仪的原理、性能及应用效果。她的演讲得到了北大碳十四定年专家陈铁梅、原思训等学者的关注与重视，但由于当时的中国尚没有足够物质条件建立这样的实验室，对这门新兴的学科和先进的技术也只是以羡慕的心情加以了解而已。
一九八四年冬天，国家教委组织一个代表团到国外探视中国留学生。北京大学副校长陈佳洱教授也是这个代表团的成员。代表团来到英国牛津大学时，在看望留学生之余，陈佳洱来到该大学的核子物理工作室探望他的老师和朋友。原来在一九六四至一九六五年期间，陈佳洱曾以访问学者身分在牛津大学核子物理工作室工作过一段时间，并和工作室的师生、同事建立了深厚的友谊。此次随代表团出访，陈佳洱再次来到廿年前自己曾生活、工作过的学界圣地，自然要寻访故旧，一叙分别之情。
就在这次交谈中，陈佳洱听到一个他很感兴趣的消息，这个消息的大意是，柴契尔首相主政的英国政府，由于财政上的考量，削减由国家拨款的国家机构的经费，赫赫有名的牛津大学也未能幸免于这个冲击。在缺少经费支援的情况下，牛津大学加速器质谱仪实验室只好关闭。有鉴于此，该大学核子物理实验室和核方领导人决定将一套旧的加速器质谱仪备无偿赠送给第三世界国家。在陈佳洱赴英之前，校方已应某国的需求，准备赠送这套设备，只是尚未付诸行动。这次陈佳洱的到来，凭借过去的交情，使这套设备的决策者改变了原有的主意，这位决策者在向陈佳洱透露消息的同时，特意说明：如果你们北京大学乐意要，就先送给你们。这套设备本身不要钱，但运费要你们自己掏腰包。赠送的条件是，你们必须充分利用这套设备，为科学作出应作的贡献。
面对如此一件好事，陈佳洱当然不能错过，因为他知道，要购置这样一套新设备，没有几千万人民币是没办法的，这笔钱就北京大学而言绝不是一个小数目。于是，陈佳洱除了向对方致上谢意之外，并表示回国后申请经费，以便将这套设备尽快运回中国。
一九八五年夏天，在陈佳洱和其他北大校方主管的努力下，加速器质谱仪从英国牛津运到北京大学。由于有了事先的承诺，运回后的设备当然不能放在仓库里毫无作为，必须运作，只有如此方不辜负牛津大学的好意和期望。但到底在哪些领域运作，具体操作程序如何，达到什么样的科学标准等等，因为之前谁也没有过接触，要运作起来自然是困难重重，问题成堆。在这种情况下，一九八六年春天，负责这套设备的北大技术物理系教研室主任李坤教授，写信给正在牛津大学当访问学者的北大技术物理系教授郭之虞，请他调查国外加速器质谱仪的应用、操作等情况。时逢加速器质谱学世界研讨会在英国召开，郭之虞参加了会议并跟国际质谱界建立了联系。同时对工作方向也有了大致的了解。
此后，郭之虞不断将在国外了解到的现状送回来，并积极筹划购买关键零组件。一九八六年底，北大考古系陈铁梅教授也到牛津大学做学术访问，他和郭之虞一起为基金申请做了大量调查研究。
一九八七年春天，郭之虞结束了学术访问从牛津返回北大，北大决定向国家自然科学基金委员会申请立项，利用加速器质谱仪进行碳十四定年研究。不久，这个申请得到了批准并列为七五重大项目。从一九八八年底开始，北大技术物理系开始进行加速器质谱设备的配装和调试工作。
就在加速器质谱仪正式投入使用前，北大技术物理系的诸位教授，便开始酝酿如何利用这先进的科学技术，做些重大而又有意义的事情。酝酿的结果是，将工作重点放到考古、地质和生命科学领域之中。一九九三年春天，经过五年的努力，加速器质谱仪的配装和调试工作全部完成，同时拉开了中国首次利用这种先进的科学技术进行碳十四定年的序幕。
一九九四年，全国碳十四定年学术研讨会在四川乌山召开，就在这次会议上，考古学家殷玮璋、郑光，定年专家仇士华、原思训和负责北京大学加速器质谱仪实验室的郭之虞教授晚上在房间聊天，闲聊中有人提出能不能利用加速器质谱仪的优势，将夏商周三代的系列含碳样品进行一次大规模的测定，这样许多争论不休的问题便可以得到解决，三代年代学的基本架构或许可以建立起来。这个提议得到了大家的赞成，认为这确是一件意义非凡的大事、好事。但麻烦的是如此大的专案，经费问题不好解决，且加速器质谱仪的设备性能需要也得提升，否则在精度上难以达到预期效果。这次闲聊让大家兴奋了好一阵子，最后明显的困难又使大家深知，这只不过是一厢情愿的空谈而已，没有人预感到在一年之后将变成现实。
一九九五年秋，有一天，仇士华来到北大重离子物理研究所对郭之虞说：老郭，上次谈的夏商周的事还想不想干？
想干，不过困难太大，现在干不成。
有门了。
怎么有门了？
夏商周断代工程就要立项了，这次是政府出面，国家拨款，困难可以解决了。
真的？ ！
加速器质谱仪定年技术的应用
仇士华所言不虚，当他以碳十四定年专家身分和李学勤等著名学者一起会见国务委员宋健时，他就感到碳十四定年的常规法和加速器质谱仪法发挥重大威力和作用的时代已经来临了。由于加速器质谱仪法具有灵敏度高、所需样品量少、工效快等常规碳十四定年法不能比拟的特点，加速器质谱仪定年法就必然成为夏商周断代工程中一个不可或缺的重要部分。为此，工程在立项中特设加速器质谱仪定年专题，其主要研究目标和预期成果是；将北京大学加速质谱仪的碳十四测量精度提高到千分之三至千分之五（相当于上下四十年）的水准；提高加速器质谱仪测量的工效和系统的可靠性，完善加速器质谱仪碳十四定年的方法；为夏商周断代工程测量样品二百五十个。工程领导小组任命该专题组长由郭之虞教授担任，并全权负责加速器质谱仪定年事宜。
郭之虞，一九四四年生于江苏常熟市虞山脚下一个书香门第，祖父早年赴英国里兹大学学习铁路建造专业，学成归国后曾任粤汉铁路建造总工程师，对中国铁路发展事业有杰出贡献。差不多在同时，郭之虞的外祖父也留学英国，在曼彻斯特大学攻读化工专业，在结束了长达十三年的留学生活后，回国到北京大学工学院化工系任教授，后来任系主任。郭之虞自小跟外祖父在北京读书，在外祖父的建议下，在一九六二年考入了北京大学技术物理系。正当他毕业准备在核科学领域大显身手时，文革爆发，根据毛泽东关于知识份子要到基层接受工农兵再教育的最高指示，郭之虞被分配到东潍坊无线电三厂从事生产半导体二极管的工作，在这个集体所有的小厂里，郭之虞一做就是十年，其间经历了娶妻、生子的人生过程，也获得了由一名普通工人升为技术组副组长的荣耀。当然，按他组织及技术人员开发新产品的贡献，是完全有资格坐上技术组组长这把交椅的，不过按当时的政治条件，像他这样的知识份子能当个副手，已经是领导者的恩赐了。
在山东潍坊做了十年半导体二极管和三极管生产的郭之虞，随着文革的结束，人生和事业的命运又有了新的转折。一九七八年，恢复高考后，他考上第一届研究所，重返北大校园，在著名核子物理学家虞福春和陈佳洱的指导下，重新开始了原子能物理学的学习和研究，直到一九八一年毕业后留校任教。
一九八三年，经教育部批准，北京大学成立与技术物理系血肉相联的重离子物理研究所，根据校方的调整，郭之虞在系上继续任教的同时，将主要精力投入到研究所的一系列研究工作之中。自一九八六年之后，郭之虞介入加速器质谱领域，并致力于这门学科的研究和发展。一九九三年，他被校方任命为重离子物理研究所副所长。郭之虞的主要精力依然放在加速器质谱学方面。夏商周断代工程设立后，他理所当然地成为加速器质谱仪碳十四定年专题的主要成员之一。
尽管北京大学的加速器质谱仪继一九九三年投入使用后，在三年多的时间里取得了一批重要的科学研究成果。但由于资金投入有限，设备老化严重，加速器质谱仪的运行水准较低，性能也不十分理想，测定精度一般保持在百分之一至百分之二的误差，且系统的稳定性差，故障率高，自动化程度较低。这种状况显然难以满足夏商周断代工作的需要。如果要达到具有国际先进水准的测量精度，势必要提高技术并加强设备的改造。在时间极其有限的情况下，研究方案的正确性和实施组织的有效性就显得格外重要。
为了保证任务的顺利完成，按照基金重大项目的管理办法，北京大学重离子物理研究所专门成立了由郭之虞、李坤等七人组成的专题学术小组。有关研究方案、技术路线、进度安排等重大问题均由学术小组研究决定，再由专题负责人执行。值得庆幸的是，经由前些年对加速器质谱仪的建造和运作，郭之虞等学者已积累了丰富的经验，对现存问题有了清楚的了解。同时，加速器质谱学专家们近十几年来一直与国际学术界保持密切联系，对国际上的研究进展与技术进步也有清楚的了解。所有这一切，又为完成专题奠定了技术上的基础。
从一九九六年初开始，加速器质谱仪定年专题组进行了大量的文献调研，并召开了多次方案讨论会。在专题的可行性经专家论证通过后，又落实具体实施方案，并广泛听取了国际同行的意见。一九