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In base alla datazione con il metodo del radiocarbonio C14 svolta nel 1988 su un campione prelevato da un angolo del tessuto da due esperti tessili e fatto analizzare da tre laboratori (Oxford, Zurigo e Tucson in Arizona) la Sindone è stata datata al 1260-1390 d. C. cioè al Medioevo; tuttavia la procedura seguita ha sollevato numerose obiezioni incentrate sul fatto che l'incendio di Chambéry (e/o la radiazione?) aumentando il radiocarbonio avrebbe “ringiovanito” il tessuto (sono noti i rischi di questo sistema di datazione, pur molto prezioso: ad esempio le bende di una mummia conservata a Manchester sono state datate circa 800-1000 anni dopo le sue ossa): il fisico Harry E. Gove dell'Università di Rochester e il ricercatore Leoncio A. Garza-Valdés dell'Istituto di Microbiologia dell'Università di San Antonio in Texas hanno rilevato un complesso biologico di funghi e batteri che ricopriva i campioni, non eliminabile con normali trattamenti di pulizia, il quale avrebbe falsato la datazione; secondo il chimico Raymond N. Rogers del Los Alamos National Laboratory nel New Mexico e il chimico Robert Villareal, che ne ha proseguito le ricerche, i campioni prelevati in un unico angolo – peraltro deteriorato perché manipolato dalle varie ostensioni – non erano rappresentativi dell’intero tessuto per l'esistenza di un rammendo; è stata anche dimostrata statisticamente la disomogeneità dei campioni rispetto al tessuto: secondo il test di Pearson esistono 957 probabilità su 1000 che la data non sia quella dell'intero lenzuolo; Giulio Fanti, professore di misure meccaniche e termiche presso l'Università di Padova, ha svolto due datazioni chimiche e una meccanica (quest’ultima con Pierandrea Malfi) che sono risultate compatibili con il I secolo d. C.; uno dei tre laboratori che hanno proposto la datazione con il metodo del radiocarbonio, quello di Oxford, nel marzo del 2019 ha accettato la pubblicazione sulla propria autorevole rivista Archaeometry di uno studio degli studiosi Tristan Casabianca, Emanuela Marinelli, Giuseppe Pernagallo e Benedetto Torrisi che ha smentito la datazione del 1988 e già nel 2008 Christopher B. Ramsey, direttore del medesimo laboratorio, aveva affermato che ci sono molte prove per ritenere la Sindone più antica rispetto alla datazione assegnatale nel 1988; infine nell’aprile 2022 gli studiosi Liberato De Caro, Teresa Sibiliano, Rocco Lassandro, Cinzia Giannini e Giulio Fanti hanno pubblicato i risultati di uno studio svolto su un campione della Sindone proveniente dall'area del prelievo per la datazione radiocarbonica mediante un nuovo metodo per la datazione di antichi fili di lino che consiste nell’ispezionarne il degrado strutturale attraverso raggi X ad ampio angolo: i dati ottenuti sono completamente compatibili con analoghe misurazioni effettuate su un campione di lino la cui datazione è 55-74 d. C. poiché proveniente dagli scavi archeologici di Masada in Israele.
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Spiegazione (troppo) semplificata del sistema di datazione con il metodo del radiocarbonio C14.