-
نیم عمر
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
دید کلی
یکی از مهمترین کمیتهای مشخصه مواد رادیواکتیو ، نیم عمر آنها می‌باشد؛ یعنی مدت زمانی که در طی آن ، نصف ماده اولیه تجزیه می‌شود. تحقیقات انجام شده نشان می‌دهد که از 1000000 اتم پلوتونیوم 218 موجود در یک نمونه تازه تهیه شده ماده رادیواکتیو ، پس از 20 دقیقه فقط حدود 10000 اتم پلوتونیوم باقی می‌ماند و بقیه به اتمهای سرب 214 و محصولات نوزاد آن مبدل می‌شوند.
پس از تهیه نمونه خالصی از Po218 ، برای آنکه 50% اتمهای موجود در آن تباهی پیدا کنند، فقط 3 دقیقه زمان لازم است. در مورد رادیوم ( Ra 226 ) ، 1620 سال طول می‌کشد، برای آنکه نیمی از اتمهای رادیوم در یک نمونه تازه تهیه شده آن به اتمهای رادون تبدیل شوند.
سرعت تباهی
دو مثال بالا نمایانگر این واقعیت تجربی است که نمونه‌های عناصر رادیو اکتیو ، از لحاظ سرعت تباهی باهم تفاوت بسیار دارند. اگر سرعتهای متفاوت حاصل از میانگینهای رادیواکتیوی را در نظر بگیریم، هرگز نمی‌توانیم بگوییم که چه وقت دچار تباهی خواهند شد. بعضی از آنها ممکن است به محض تولید شدن دچار تباهی شوند و بعضی دیگر ممکن است هرگز تباه نشوند.
تجزیه رادیواکتیو
بطور تجربی ، معلوم شده است که برای گروه بزرگی از اتمهای یک نوع ماده رادیواکتیو ، کسری از این اتمها که در هر ثانیه دچار تباهی می‌شوند، تعییرناپذیر است و همیشه برای گروه بزرگی از اتمهای آن نوع ماده رادیواکتیو ، یکسان است. این کسر تقریبا بطور کمی مستقل از تمام شرایط فیزیکی و شیمیایی ، مثلا دما فشار و شکل ترکیب شیمیایی است.
این خواص برجسته رادیواکتیویته، قابل توجه است، زیرا پایه‌ای برای فهم رادیواکتیویته است. مثلا فرض کنید که 1000/1 اتمهای یک نمونه خالص تازه تهیه شده در طول یک ثانیه تباهیده شوند. در این صورت انتظار خواهیم داشت که 1000/1 اتمهای باقیمانده در یک ثانیه بعد دچار تباهی شوند. به این ترتیب 1000/1 اتمهای باقیمانده پس از ده ثانیه نیز در طول ثانیه یازدهم تباهیده می‌شوند و همین طور تا آخر.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
نیم عمر چیست؟
- واقع امر این است که در طول هر ثانیه متوالی از زمان ، 1000/1 اتمهای باقیمانده در آغاز آن ثانیه دچار تباهی می‌شود. این عمل دست‌کم تا آنجا ادامه دارد که تعداد اتمهای باقیمانده به قدری کوچک شوند که پیشگویی‌های ما بسیار نامطمئن باشد. چون کسری از اتمها که در هر ثانیه نابود می‌شود، برای هرعنصر ثابت است.
- عده اتمهایی که در واحد زمان دچار تباهی می‌شوند، به نسبت کاهش عده اتمهایی که هنوز تغییر نیافته‌اند، تقلیل می‌یابد.
- برایاورانیوم 238[/URL] که مادر سری اورانیوم است، نیم عمر ، 4.5 بیلیون سال است. این بدان معنی است که پس از 4.5x109 سال ، نصف اتمهای اورانیوم 238 دچار تباهی می‌شوند.
- برای پلونیوم 214 ، نیم عمر از مرتبه 10-4 ثانیه است. یعنی فقط در 10000/1 ثانیه ، نصف یک نمونه اصلی از اتمهای 214Po دچار تباهی می‌شوند.
- هرگاه نمونه‌های خالصی شامل عده اتمهای برابر از هر یک از آنها موجود باشد، فعالیت اولیه (اتمهایی که در ثانیه دچار تباهی می‌شوند) پولوتونیم 214 بسیار قوی و فعالیت اولیه اورانیوم 238 بسیار ضعیف خواهد بود. لیکن اگر حتی یک دقیقه بگذرد، پولوتونیم کلا نابود می‌شود و بنابراین ، عده اتمهای باقیمانده آن به قدری کم می‌شود که در این حالت فعالیت پولوتونیم کمتر از فعالیت اورانیوم خواهد بود.
محاسبه نیم عمر
شاید مدتها پیش عناصری رادیواکتیو به مقدار زیاد وجود داشتند و چنان به سرعت نابود شده‌اند که امروز هیچ اثر قابل اندازه‌گیری از آن به جا نمانده است. از طرف دیگر بسیاری از عناصر رادیو اکتیو چنان به‌کندی نابود می‌شوند که در حین هر بار آزمایش عادی ، سرعتهای شمارش که تباهی را نشان می‌دهد، به نظر ثابت می‌ماند. برای هر عنصر با نیم عمر T½ ، صرف نظر از کهنگی نمونه ، پس از گذشت فاصله زمانی T½ بازهم نصف اتمهای آن باقی خواهد ماند.
بنابراین ، نیم عمر را نباید به عنوان علامت اختصاری برای "نصف یک عمر" تصور کرد. اگر نصف اتمهای اصلی پس از زمان T½ بدون تغییر باقی بماند، پس از دو فاصله زمانی نیم عمر متوالی T½ ، یک چهارم (½× ½) ، و پس از T ½3 ، یک هشتم اتمها و همچنین تا آخر باقی خواهد ماند.
