Изминали
периоди на
полуразпад
Оставаща
част
Оставащ
процент
0 11 100
1 12 50
2 14 25
3 18 12 ,5
4 116 6 ,25
5 132 3 ,125
6 164 1 ,563
7 1128 0 ,781
... ... ...
n 1/2n 100/2n

Период на полуразпад (символно означение: t1⁄2) е времето, което е нужно за едно количество да намалее наполовина от първоначалната си стойност. Терминът се употребява най-често в областта на ядрената физика за описване на бързината на разпадане на нестабилни атоми или за продължителността на съществуване на стабилни атоми при радиоактивен разпад. Терминът може да се използва и в по-широк смисъл за характеризиране на всякакъв експоненциален или неекспоненциален разпад. Феноменът в ядрената физика е открит през 1907 г. от Ърнест Ръдърфорд.[1] Ръдърфорд прилага принципа на полуразпад на радиоактивните елементи при определянето на възрастта на скали, като измерва периода на разпад на радий до олово-206.

Периодът на полуразпад е постоянен в хода на експоненциално разпадащо се количество. Таблицата вдясно показва намаляването на количеството като функция от броя изминали периоди на полуразпад.

Вероятностна природа

редактиране
 
Симулация на много идентични атоми, претърпяващи радиоактивен разпад, започвайки с 4 атома на кутия (ляво) или 400 (дясно).

Периодът на полуразпад обикновено описва разпадането на дискретни единици, като например радиоактивни атоми. Той се определя от гледна точка на вероятността: периодът на полуразпад е времето, нужно за точно половината от единицата да се разпадне осреднено. С други думи, вероятността радиоактивен атом да се разпадне в периода си на полуразпад е 50%.

Изображението отдясно е симулация на много идентични атоми, претърпяващи радиоактивен разпад. След един изминал период на полуразпад не са останали точно половината атоми, а само приблизително, поради случайната вариация на процеса. Въпреки това, когато има много идентични атоми (десните кутийки), законът за големите числа предполага, че е много добро приближение да се каже, че половината атоми са останали след един период на полуразпад.

Вероятностната природа на радиоактивния разпад може да бъде демонстрирана чрез различни прости упражнения или чрез статистическа компютърна програма.[2][3][4]

Формули за експоненциален разпад

редактиране

Експоненциалният разпад може да се опише чрез коя да е от следните три еквивалентни формули:

 

където

  • N0 е първоначалното количество субстанция, което ще се разпадне (това количество може е в различни мерни единици);
  • N(t) е количеството, което все още не се е разпаднало след време t;
  • t1⁄2 е периодът на полуразпад на количеството;
  • τ е положително число, наречено среден живот на разпадащото се количество;
  • λ е положително число, наречено константа на разпадане на разпадащото се количество.

Трите параметъра t1⁄2, τ и λ са пряко свързани по следния начин:

 

където   е естественият логаритъм на 2 (приблизително 0,693).

Период на полуразпад на радиоизотопите

редактиране
Списък на радиоизотопите с техния период на полуразпад
Име Символ Период на полуразпад
Тритий   12,3 години
Берилий 7   53,28 дни
Въглерод 11   20,4 минути
Въглерод 14   5730 години
Азот 13   10 минути
Азот 16   7.3 секунди
Кислород 15   2,04 (2,2 ?) минути
Флуор 18   112 минути
Натрий 22   2,6 години
Фосфор 32   14,2 (14,3 ?) дни
Сяра 35   87,5 дни
Калий 40   1,28 милиарда години
Скандий 46   84 дни
Хром 51   672 часа (27,7 дни ?)
Манган 54   310 дни
Желязо 52   498 минути
Желязо 59   45 дни
Кобалт 58   71 дни
Кобалт 60   5,27 години
Никел 63   100 години
Галий 67   78 часа
Криптон 85   10,4 години
Рубидий 87   4,7 милиарда години
Стронций 90   28,2 години
Итрий 90   2,7 дни
Цирконий 95   65 дни
Ниобий 95   35 дни
Молибден 99   67 часа
Технеций 99   211 100 години
Технеций 99 m   6 часа
Рутений 103   40 дни
Рутений 106   369 дни
Индий 111   67 дни
Индий 113   103 месеци
Телур 132   78 часа
Йод 123   13,2 часа
Йод 129   17 милиона години
Йод 131   8,02 à 8,04 дни
Йод 132   2,3 часа
Ксенон 133   127 часа
Ксенон 135   9 часа
Цезий 134   2,2 години
Цезий 135   3 милиона години
Цезий 137   30,15 до 30,2 години
Барий 140   12,8 дни
Лантан 140   40,2 часа
Тантал 182   114,4 дни
Рений 186   3,7 дни
Ербий 169   9,4 дни
Иридий 192   74 дни
Злато 198   2,7 дни
Талий 201   73,1 часа
Талий 208   3,07 минути
Олово 210   22,3 години
Олово 212   10,64 часа
Олово 214   26,8 минути
Бисмут 210   5,01 дни
Бисмут 212   60,6 минути
Бисмут 214   19,7 минути
Полоний 210   138 дни
Полоний 212   0,305 микросекунди
Полоний 214   164 микросекунди
Полоний 216   0,15 секунди
Полоний 218   3,05 минути
Радон 220   55,6 секунди
Радон 222   3,82 до 3,83 дни
Радий 224   3,66 дни
Радий 226   1620 години
Радий 228   5,75 години
Актиний 228   6,13 часа
Торий 228   1,91 години
Торий 230   75 380 (77 000 ?) години
Торий 232   14,1 милиарда години
Торий 234   24,1 дни
Протактиний 234m   1,17 минути
Уран-234   245 000 години
Уран-235   704 милиона години
Уран-238   4,47 милиарда години
Нептуний 237   2,14 милиона години
Нептуний 239   2,36 дни
Плутоний 238   88 години
Плутоний 239   24 110 години
Плутоний 240   6537 години
Плутоний 241   14 години
Америций 241   432,2 (456 ?) години
Америций 243   7370 (7650 ?) години
Кюрий 244   18 години


Източници

редактиране
  1. John Ayto, 20th Century Words (1989), Cambridge University Press.
  2. Chivers, Sidney. Re: What happens durring half lifes [sic] when there is only one atom left? // MADSCI.org, 16 март 2003.
  3. Radioactive-Decay Model // Exploratorium.edu. Архивиран от оригинала на 2015-10-16. Посетен на 25 април 2012.
  4. Wallin, John. Assignment #2: Data, Simulations, and Analytic Science in Decay // Astro.GLU.edu, септември 1996. Архивиран от оригинала на 2011-09-29. Посетен на 2018-09-06.