放射性衰变和放射性定年法

放射性是不稳定核素的 自发转化，会导致辐射的发射。这是一个随机过程，因此，样本中所有的原子核 都有相同的衰变概率。单位时间内的衰变数 称为放射性活度 A，它与 放射性核数 N 成正比。衰变常数拉姆达 是单位时间内 每个原子核衰变的平均概率。放射性活度用辐射探测器测量，它的国际单位制单位是贝可勒尔，每秒衰变一次为 1 贝可勒尔。居里也是放射性活度单位，1 居里相当于 370 亿贝可勒尔，仍然在大规模应用中使用。不同放射性核素具有不同的衰变速率。由于放射性活度与放射性原子的数量成正比，随着样品中不稳定原子核数量的减少，放射性活度会随着时间的推移而降低。放射性活度随时间的变化 通过指数方程计算，式中 A 是时间 t 时的放射性活度，A₀ 是初始放射性活度，λ是衰变常数，t 是 自放射性活度为 A₀ 时经过的时间。放射性核素的半衰期 t_1/2 是 样品的放射性活度降低至该值一半 所需的平均时间。因此，该方程可以重新排列，根据衰变常数计算半衰期，半衰期与衰变常数成反比。半衰期是放射性核素的固有特性，不同核素之间的半衰期差别很大：氡-220 的半衰期为 1 分钟，而钍-232 的半衰期为 140 亿年。放射性核素的固定半衰期与 放射性定年法等技术有关，放射性定年法根据天然放射性核素的数量 来估计物体的年龄。活体动植物中不稳定碳-14 与稳定碳-12 的 比例与大气中的比例相当。这一比例通过空气和食物中 补充的碳来维持。死亡后，随着放射性碳-14 通过 发射贝塔粒子衰变，碳-14 与碳-12 的 比率开始下降。如果一个样本的碳-14 含量是它存活时的 25％那么肯定经过了 两个半衰期。这个物体肯定有了 11460 年的历史。