ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี - มันคืออะไรและวิธีการที่จะกำหนดมันได้หรือไม่ สูตรครึ่งชีวิต

ประวัติความเป็นมาของการศึกษาของกัมมันตภาพรังสีเริ่ม 1 มีนาคม 1896 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสที่มีชื่อเสียง Anri Bekkerel บังเอิญค้นพบสิ่งที่แปลกในการฉายรังสีของเกลือยูเรเนียม มันกลับกลายเป็นว่าการถ่ายภาพแผ่นที่วางไว้ในกล่องที่มีตัวอย่างเฉียด มันเป็นผลมาจากประเทศที่มีการฉายรังสีเจาะสูงซึ่งได้ยูเรเนียม คุณสมบัตินี้จะพบในธาตุหนักเสร็จตารางธาตุ เขาได้รับชื่อ "กัมมันตภาพรังสี"

เราแนะนำลักษณะของกัมมันตภาพรังสี

กระบวนการนี้ - ธรรมชาติสมาชิกแปลงไอโซโทปอะตอมในไอโซโทปที่แตกต่างกับวิวัฒนาการพร้อมกันของอนุภาคมูลฐาน (อิเล็กตรอนอะตอมนิวเคลียสของฮีเลียม) อะตอมแปลงปรากฏเป็นธรรมชาติโดยไม่ต้องมีการดูดซึมพลังงานจากภายนอก ปริมาณหลักพัฒนาการปล่อยพลังงานในระหว่างขั้นตอน ของการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี ที่เรียกว่ากิจกรรม

กิจกรรมตัวอย่างของสารกัมมันตรังสีที่เรียกว่าตัวเลขน่าจะเป็นของการสลายตัวของกลุ่มตัวอย่างต่อหน่วยเวลา ใน ศรี (ระบบ นานาชาติ) หน่วยวัดเป็นที่เรียกว่า Becquerel นี้ (Bq) หนึ่งใน Becquerel นำมาใช้เช่นกิจกรรมกลุ่มตัวอย่างที่เกิดขึ้นโดยเฉลี่ย 1 การสลายตัวต่อวินาที

A = λNประเด็นคงผุλ-, N - จำนวนของอะตอมที่ใช้งานในกลุ่มตัวอย่าง

บางแห่งα, β, γ-สูญสลาย สมการที่สอดคล้องกันจะเรียกว่ากฎชดเชย:

ชื่อ	สิ่งที่เกิดขึ้น	สมการปฏิกิริยา
αผุ	แปลงของนิวเคลียสของอะตอมใน X Y นิวเคลียสปล่อยนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม	X Z เป็น→ Z-Y 2 A-4 + 4 2 เขา
β - สลายตัว	แปลงของนิวเคลียสของอะตอมในนิวเคลียส X Y กับการเปิดตัวของอิเล็กตรอน	Z เป็น→ Z + X 1 Y A + -1 อี
γ - ผุ	ไม่พร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสพลังงานที่ปล่อยออกมาในรูปแบบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า	X Z เป็น→ Z X A + γ

ช่วงเวลาในกัมมันตภาพรังสี

ช่วงเวลาของการล่มสลายของอนุภาคไม่สามารถตั้งค่าสำหรับอะตอมโดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับเขามันค่อนข้างเป็น "อุบัติเหตุ" มากกว่ารูปแบบ การแยกของพลังงานที่เป็นลักษณะของกระบวนการที่กำหนดเป็นกิจกรรมของกลุ่มตัวอย่าง

มันเป็นที่สังเกตเห็นว่ามันมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ในขณะที่แต่ละองค์ประกอบแสดงในระดับที่น่าแปลกใจของความมั่นคงของรังสีมีสารที่มีกิจกรรมลดลงหลายครั้งในระยะเวลาสั้น ๆ หลากหลายที่น่าทึ่ง! มันเป็นไปได้ที่จะหารูปแบบในกระบวนการเหล่านี้หรือไม่?

มันเป็นที่ยอมรับว่ามีเวลาในระหว่างที่ว่าครึ่งหนึ่งของอะตอมของชิ้นงานระหว่างการสลายตัว ช่วงเวลานี้เรียกว่า "ครึ่งชีวิต" ความหมายของการแนะนำของแนวคิดนี้คืออะไร?

ครึ่งชีวิตคืออะไร?

ปรากฏว่าเป็นเวลาเท่ากับระยะเวลาที่ว่าครึ่งหนึ่งของอะตอมที่ใช้งานแบ่งกลุ่มตัวอย่างในปัจจุบัน แต่นี้ไม่ได้หมายความว่าในระหว่างอะตอมที่ใช้งานทั้งหมดสลายอย่างสมบูรณ์ในสองครึ่งชีวิต? ไม่ได้ทั้งหมด หลังจากที่จุดหนึ่งในตัวอย่างเป็นครึ่งหนึ่งของธาตุกัมมันตรังสีโดยจำนวนเงินเดียวกันของเวลาที่เหลืออะตอมสลายตัวได้ครึ่งหนึ่งและอื่น ๆ รังสียังคงอยู่เป็นเวลานานมากขึ้นกว่าครึ่งชีวิต ดังนั้นอะตอมที่ใช้งานในกลุ่มตัวอย่างจะถูกเก็บไว้เป็นอิสระจากรังสี

ครึ่งชีวิต - ปริมาณที่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารที่ ค่าที่ถูกกำหนดให้เป็นเวลาหลายไอโซโทปกัมมันตรังสีที่รู้จักกัน

ตาราง: "การสลายครึ่งชีวิตของไอโซโทปบางอย่าง"

ชื่อ	การแต่งตั้ง	ประเภทของการสลายตัว	ครึ่งชีวิต
แร่เรเดียม	88 Ra 219	แอลฟา	0.001 วินาที
แมกนีเซียม	12 มก 27	เบต้า	10 นาที
เรดอน	86 Rn 222	แอลฟา	3.8 วัน
โคบอลต์	27 ร่วม 60	เบต้าแกมมา	5.3 ปี
แร่เรเดียม	88 Ra 226	อัลฟาแกมมา	1620 ปี
ดาวมฤตยู	92 238 U	อัลฟาแกมมา	4.5 พันล้านปี

ความมุ่งมั่นของครึ่งชีวิตดำเนินการทดลอง ในการศึกษาในห้องปฏิบัติการที่ดำเนินการซ้ำแล้วซ้ำอีกวัดกิจกรรม ตั้งแต่ตัวอย่างในห้องปฏิบัติการขนาดต่ำสุด (วิจัยด้านความปลอดภัยอยู่เหนือทุกคน) การทดลองจะดำเนินการกับช่วงเวลาที่แตกต่างกันซ้ำหลายครั้ง มันขึ้นอยู่กับความสม่ำเสมอของกิจกรรมตัวแทนการเปลี่ยนแปลง

เพื่อที่จะตรวจสอบครึ่งชีวิตเป็นวัดกิจกรรมของกลุ่มตัวอย่างในช่วงเวลาที่เฉพาะเจาะจง ระบุว่าพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับปริมาณของอะตอมชำรุดทรุดโทรมจากกฎหมายการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีกำหนดครึ่งชีวิต

คำจำกัดความตัวอย่างสำหรับไอโซโทป

ให้จำนวนขององค์ประกอบที่ใช้งานของไอโซโทปในเวลาที่กำหนดคือเท่ากับ N, ช่วงเวลาระหว่างที่สังเกตตัน ₂ - ₁ ทีที่เริ่มต้นและสิ้นสุดที่มีพอสังเกตอย่างใกล้ชิด สมมติว่า n - จำนวนของอะตอมละลายหายไปในช่วงเวลาที่กำหนดแล้ว n = KN (t ₂ - T ₁₎

ในการแสดงออกที่นี้ K = 0693 / T½ - ปัจจัยสัดส่วนที่เรียกว่าการสลายตัวคงที่ T½ - ครึ่งชีวิตของไอโซโทป

สมมติว่าสำหรับหน่วยสล็อตเวลา ดังนั้น K = n / N บ่งชี้ส่วนของนิวเคลียสไอโซโทปเปื่อยยุ่ยปัจจุบันต่อหน่วยเวลา

รู้ค่าของการสลายตัวคงสามารถระบุได้และครึ่งชีวิตของการสลายตัว: T½ = 0,693 / เค

มันตามที่ต่อหน่วยเวลาไม่มีแบ่งจำนวนหนึ่งของอะตอมที่ใช้งานและสัดส่วนบาง

กฎหมายของการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี (เอสพีพี)

ครึ่งชีวิตเป็น spp พื้นฐาน รูปแบบที่ได้มาเฟรเดอริกซอดดีและเออร์เนสต์รูเทอร์ฟอร์ดบนพื้นฐานของผลการทดลองในปี 1903 มันน่าแปลกใจว่าการวัดหลายที่ทำด้วยเครื่องมือที่อยู่ห่างไกลจากความสมบูรณ์แบบในแง่ของช่วงต้นศตวรรษที่ยี่สิบนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ถูกต้องและถูกต้อง เขาได้กลายเป็นพื้นฐานของทฤษฎีของกัมมันตภาพรังสีที่ เราได้รับมาเข้าทางคณิตศาสตร์ของกฎหมายการสลายกัมมันตรังสี

- ให้ N ₀ - จำนวนของอะตอมที่ใช้งานในเวลาที่ใช้งานอยู่ หลังจากช่วงเวลาทีจะ nondecomposed องค์ประกอบ N

- ในช่วงเวลาที่เท่ากับครึ่งชีวิตยังคงอยู่ตรงครึ่งขององค์ประกอบที่ใช้งาน: N = N _0/2

- หลังจากที่สัญญาได้อีกครึ่งหนึ่งของกลุ่มตัวอย่างที่มี: N = N _0/4 = _0/2 N ² อะตอมที่ใช้งาน

- หลังจากที่เวลาเท่ากับอีกครึ่งชีวิตตัวอย่างจะเก็บเฉพาะ: N = N _0/8 = ^_0/2 N มีนาคม

- ในช่วงเวลาที่โฮสต์ n ครึ่งงวดในงานจะยังคงอยู่ ₀ N = N / 2 ⁿ ของอนุภาคที่ใช้งานอยู่ ในการแสดงออกที่นี้ n = T / T½: อัตราส่วนของการสอบสวนไปยังชีวิตครึ่งหนึ่ง

- มี spp แสดงออกทางคณิตศาสตร์แตกต่างกันบ้างซึ่งมีความสะดวกมากขึ้นในการงาน: N = N ₀ 2 ^{- ตัน / _T½}

รูปแบบที่จะช่วยให้การตรวจสอบนอกเหนือไปจากครึ่งชีวิตจำนวนอะตอมไอโซโทปที่ใช้งาน nondecomposed ในเวลาที่กำหนด รู้จำนวนของอะตอมของกลุ่มตัวอย่างที่จุดเริ่มต้นของการสังเกตหลังจากที่บางครั้งคุณสามารถกำหนดอายุการใช้งานของยาเสพติด

กำหนดครึ่งชีวิตของสูตรกฎหมายการสลายกัมมันตรังสีจะช่วยเฉพาะในกรณีที่พารามิเตอร์บางจำนวนไอโซโทปใช้งานในตัวอย่างมันเป็นเรื่องยากที่จะหาพอ

ผลที่ตามมาของกฎหมาย

บันทึกสูตรสามารถใช้แนวคิดของกิจกรรมมวลอะตอมและการเตรียมความพร้อมเอสพีพี

กิจกรรมเป็นสัดส่วนกับจำนวนของอะตอมกัมมันตรังสี: A = ₀ • 2 ^{-t / ตัน} ในสูตรนี้, A ₀ - กิจกรรมกลุ่มตัวอย่างที่ศูนย์เวลา, A - กิจกรรมหลังเสื้อวินาที T - ครึ่งชีวิต

น้ำหนักของสารที่สามารถนำมาใช้ในรูปแบบ: m = m ₀ • ^{2-T / T}

สำหรับช่วงเวลาปกติใด ๆ แบ่งอย่างเป็นสัดส่วนเดียวกันของอะตอมของสารกัมมันตรังสีที่มีอยู่ในการจัดทำนี้

ข้อ จำกัด ของการบังคับใช้กฎหมาย

กฎหมายทุกประการเป็นสถิติการกำหนดกระบวนการในพิภพ เป็นที่เข้าใจว่าครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี - สถิติ ลักษณะน่าจะเป็นของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในนิวเคลียสของอะตอมแสดงให้เห็นว่าแกนพลสามารถยุบในเวลาใดก็ได้ ทำนายเหตุการณ์ที่เป็นไปไม่ได้เราสามารถตรวจสอบความน่าเชื่อถือในเวลา เป็นผลให้ครึ่งชีวิตไม่ได้ทำให้รู้สึก:

• สำหรับอะตอมโดยเฉพาะอย่างยิ่ง
• ฝูงตัวอย่างขั้นต่ำ

อายุการใช้งานของอะตอม

การดำรงอยู่ของอะตอมในสภาพเดิมของมันอาจจะเป็นครั้งที่สองและบางทีอาจจะนับล้านปี พูดคุยเกี่ยวกับเวลาของอนุภาคของชีวิตยังไม่จำเป็น โดยการป้อนจำนวนเงินเท่ากับค่าเฉลี่ยของอายุการใช้งานของอะตอมที่คุณสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของอะตอมของไอโซโทปกัมมันตรังสีผลกระทบจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี ครึ่งชีวิตของนิวเคลียสของอะตอมขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของอะตอมและไม่ได้ขึ้นอยู่กับปริมาณที่อื่น ๆ

มันเป็นไปได้ในการแก้ปัญหา: วิธีการหาครึ่งชีวิตรู้อายุการใช้งานเฉลี่ย?

ในการกำหนดสูตรการสื่อสารครึ่งชีวิตสำหรับอายุการใช้งานเฉลี่ยของอะตอมและการเสื่อมสลายความช่วยเหลืออย่างต่อเนื่องไม่น้อย

_{τ = T 1/2 / LN2 = T} 1/2 / 0693 = 1 / λ

ในการบันทึกนี้τ - อายุการใช้งานเฉลี่ยλ - ผุอย่างต่อเนื่อง

ใช้ครึ่งชีวิต

แอพลิเคชัน spp สำหรับการกำหนดอายุของกลุ่มตัวอย่างบุคคลที่เป็นที่แพร่หลายในการวิจัยในช่วงปลายศตวรรษที่ยี่สิบ ความถูกต้องของ การกำหนดอายุของ สิ่งประดิษฐ์ฟอสซิลเพิ่มขึ้นเพื่อที่ว่าอาจจะให้ข้อมูลเชิงลึกในเวลาชีวิตของคริสตศักราชสหัสวรรษ

เรดิโอ ฟอสซิลตัวอย่างอินทรีย์ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของคาร์บอน-14 กิจกรรม (เรดิโอ) ที่มีอยู่ในชีวิตทุกชนิด มันตกอยู่ในร่างกายที่อาศัยอยู่ในระหว่างการเผาผลาญอาหารและที่อยู่ในนั้นที่มีความเข้มข้นโดยเฉพาะอย่างยิ่ง หลังจากการตายของการเผาผลาญกับสภาพแวดล้อมที่สิ้นสุด ความเข้มข้นของคาร์บอนกัมมันตรังสีตกเนื่องจากการสลายตัวตามธรรมชาติ, กิจกรรมลดลงตามสัดส่วน

ที่มีค่าดังกล่าวครึ่งชีวิตสูตรของกฎหมายของการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีที่ช่วยให้ตรวจสอบเวลาของการสิ้นสุดของชีวิตของสิ่งมีชีวิตที่

ห่วงโซ่ของการเปลี่ยนแปลงของสารกัมมันตรังสี

การศึกษากัมมันตภาพรังสีได้ดำเนินการในสภาพห้องปฏิบัติการ ความสามารถที่น่าตื่นตาตื่นใจกับธาตุกัมมันตรังสียังคงใช้งานสำหรับชั่วโมงวันหรือแม้กระทั่งปีที่ผ่านมาไม่ได้มาเป็นแปลกใจที่จุดเริ่มต้นของนักฟิสิกส์ศตวรรษที่ยี่สิบ ศึกษาตัวอย่างเช่นทอเรียมตามด้วยผลที่ไม่คาดคิด: ในหลอดปิดของกิจกรรมอย่างมีนัยสำคัญ ที่กระพือน้อยที่สุดของมันลดลง สรุปได้ง่าย: การแปลงของทอเรียมมาพร้อมกับการเปิดตัวของเรดอน (แก๊ส) องค์ประกอบทั้งหมดในกัมมันตภาพรังสีเปลี่ยนเป็นสารที่แตกต่างกันอย่างสมบูรณ์และประเด็นคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี สารนี้ในทางกลับกันนี้ยังมีความไม่แน่นอน เป็นที่รู้จักกันตอนนี้แถวที่สามของการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกัน

ความรู้เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีความสำคัญมากในการกำหนดเวลาของการเข้าไม่ถึงพื้นที่ปนเปื้อนในกระบวนการของการวิจัยอะตอมและนิวเคลียร์หรือหายนะ ครึ่งชีวิตของพลูโตเนียม - ขึ้นอยู่กับไอโซโทปของ - อยู่ในช่วง 86 วินาที (Pu 238) ถึง 80 Ma (Pu 244) ความเข้มข้นของแต่ละไอโซโทปช่วยให้ความคิดเกี่ยวกับระยะเวลาของการปนเปื้อนในพื้นที่ ๆ

โลหะที่มีราคาแพงที่สุด

เป็นที่ทราบกันว่าในยุคปัจจุบันมีความเป็นโลหะที่มีราคาแพงมากขึ้นกว่าทอง, เงินและทองคำขาว เหล่านี้รวมถึงพลูโตเนียม ที่น่าสนใจในธรรมชาติที่สร้างขึ้นในการวิวัฒนาการของพลูโตเนียมไม่พบ องค์ประกอบส่วนใหญ่จะได้รับภายใต้เงื่อนไขการทดลอง การดำเนินงานของพลูโตเนียม -239 ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ได้เปิดใช้งานให้เขากลายเป็นที่นิยมอย่างมากวันนี้ ได้รับเพียงพอสำหรับการใช้งานในเครื่องปฏิกรณ์ของจำนวนเงินของไอโซโทปที่ทำให้มันเป็นที่ทรงคุณค่าในทางปฏิบัติ

พลูโทเนียม-239 จะได้รับในร่างกายเป็นผลมาจากปฏิกิริยาลูกโซ่ในยูเรเนียม -239 เนปทูเนียม-239 (ครึ่งชีวิต - 56 ชั่วโมง) ห่วงโซ่ที่คล้ายกันจะช่วยให้การสะสมพลูโตเนียมในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ อัตราการเกิดขึ้นของจำนวนที่ต้องการเกินพันล้านธรรมชาติครั้ง

การประยุกต์ใช้ในพลังงาน

มีการพูดกันมากเกี่ยวกับข้อบกพร่องของพลังงานนิวเคลียร์และ "แปลก" ของความเป็นมนุษย์ที่เกือบทุกเปิดจะใช้ในการฆ่าชนิดของตัวเองของพวกเขาคือ การเปิดตัวของพลูโตเนียม-239 ซึ่งเป็นความสามารถที่จะมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ได้รับอนุญาตให้ใช้เป็นแหล่งพลังงานที่เงียบสงบ ยูเรเนียม 235 เป็นอะนาล็อกของพลูโตเนียมที่พบในโลกเป็นเรื่องยากมากเลือกจาก แร่ยูเรเนียม จะยากมากขึ้นกว่าที่จะได้รับพลูโตเนียม

อายุของโลก

วิเคราะห์ไอโซโทปของไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีให้ความคิดที่ถูกต้องมากขึ้นของอายุการใช้งานของกลุ่มตัวอย่างโดยเฉพาะอย่างยิ่ง

การใช้ห่วงโซ่การเปลี่ยนแปลง "ของยูเรเนียม - ทอเรียม" ที่มีอยู่ในเปลือกโลกที่ทำให้มันเป็นไปได้ในการกำหนดอายุของโลกของเรา ร้อยละขององค์ประกอบเหล่านี้มีค่าเฉลี่ยตลอดทั้งเปลือกรองรับวิธีการนี้ ตามข้อมูลล่าสุดอายุของโลกเก่า 4600000000 ปี