דעיכה רדיואקטיבית ותיארוך רדיומטרי

רדיואקטיביות היא ההתמרה הספונטנית של נוקליד בלתי יציב, המובילה לפליטת קרינה. זהו תהליך אקראי, לכן לכל הגרעינים בדוגמה יש אותה היתכנות להתפורר. מספר ההתפרקויות ליחידת זמן נקרא הפעילות, A, העומדת ביחס ישר ל-N, מספר הגרעינים הרדיואקטיביים.

למדה, קבוע ההתפוררות, הוא ההיתכנות הממוצעת של התפוררות לגרעין ביחידת זמן נתונה. פעילות נמדדת באמצעות גלאי קרינה ובקוורל, שהוא התפרקות אחת לשנייה, הוא יחידת SI שלה. הקירי, שהוא 37 מיליארד בקוורל, עדיין משמש ליישומים בקני מידה נרחבים.

לרדיונוקלידים שונים יש קצבי התפוררות שונים. מאחר והפעילות עומדת ביחס ישר למספר האטומים הרדיואקטיביים, היא קטנה עם הזמן ככל שכמות הגרעינים הלא יציבים בדוגמה קטנה. השינוי בפעילות על פני זמן מחושב באמצעות משוואה אקספוננציאלית, שבה A הוא פעילות בזמן מסוים, t, A₀ הוא הפעילות ההתחלתית, למדה היא קבוע ההתפוררות, ו-t הוא הזמן שחלף מאז שהפעילות הייתה A₀ מחצית החיים של רדיונוקליד, t_1/2, היא הזמן הממוצע הנחוץ לפעילות של דוגמה לרדת למחצית מערך זה.

לכן ניתן לארגן מחדש את המשוואה כדי לחשב את מחצית החיים מתוך קבוע ההתפוררות, שעומד ביחס הפוך אליה. מחצית החיים היא תכונה מהותית של רדיונוקליד, והיא נעה בשונות רבה מגרעין לגרעין:לרדון-220 יש מחצית חיים של דקה, בעוד שלתוריום-232 יש מחצית חיים של 14 מיליארד שנה. נתוני מחצית החיים הקבועה של רדיונוקלידים רלוונטיים לטכניקות כגון תארוך רדיואקטיבי, המעריך את גילם של חפצים לפי כמות הרדיונוקלידים המתרחשת באופן טבעי.

היחס של פחמן-14 בלתי יציב לפחמן-12 יציב בצמחים ובבעלי חיים מתאים ליחס באטמוספרה. היחס נשמר באמצעות חידוש פחמן מאוויר וממזון. לאחר מותם, יחס פחמן-14 לפחמן-12 מתחיל לרדת ככל שפחמן-14 הרדיואקטיבי מתפורר באמצעות פליטת חלקיקי ביתא.

אם למין יש 25 אחוז יותר פחמן-14 מכפי שהיה לו בחייו, זה מעיד על כך ששתי מחציות חיים חלפו. האובייקט חייב להיות בן 11, 460 שנה.