放射性減衰及び放射性年代

放射能とは、不安定な核種が自発的に変化し、その結果、放射線が放出されることです。これはランダムなプロセスであるため、サンプル内のすべての原子核が崩壊する確率は同じです。

単位時間あたりの崩壊の数は放射能Aと呼ばれ、放射性原子核の数であるNに正比例します。ラムダ(崩壊定数)は、単位時間あたりの原子核あたりの崩壊の平均確率です。

放射能は放射線検出器で測定され、そのSI単位として1秒に1回の崩壊であるベクレルがあります。キュリーは370億ベクレルで、今でも大規模な用途に使用されています。

放射性核種が異なれば、崩壊速度も異なります。放射能は放射性原子の数に比例するため、試料中の不安定な原子核の量が減少するにつれて、時間とともに減少します。

時間の経過に伴うアクティビティの変化は指数方程式で計算されます。ここで、A は時間 t でのアクティビティ、A₀ は初期アクティビティ、ラムダは減衰定数、t はアクティビティが A₀ であったからの経過時間です。

放射性核種の半減期t1_/2は、サンプルの活性がその値の半分に低下するのに必要な平均時間です。したがって、方程式を並べ替えて、反比例する崩壊定数から半減期を計算できます。

半減期は放射性核種の本質的な特性であり、核種によって大きく異なります:ラドン220の半減期は1分であるのに対し、トリウム232の半減期は140億年です。

放射性核種の半減期が固定されていることは、自然発生する放射性核種の量から物体の年代を推定する放射年代測定法のような手法に関連しています。

生きている植物や動物における不安定な炭素14と安定な炭素12の比率は、大気の比率と一致しています。

この比率は、空気や食物からの炭素の補給によって維持されます。死後、放射性炭素14がベータ粒子を放出して崩壊するにつれて、炭素14と炭素12の比率は減少し始めます。

標本の炭素14が生きていたときの25%であるとすれば、半減期が2回経過していることになります。オブジェクトは11,460年前のものでなければなりません。