Радиоактивный распад и радиометрическое датирование

Радиоактивность это самопроизвольное преобразование нестабильного нуклида, которое приводит к испусканию излучения. Это случайный процесс, поэтому все ядра в образце имеют одинаковую вероятность распада. Число распадов в единицу времени называется активностью A, которая прямо пропорциональна N, количеству радиоактивных ядер.

Лямбда, постоянная распада, это средняя вероятность распада ядра в единицу времени. Активность измеряется детекторами излучения и имеет беккерель, который представляет собой один распад в секунду, в качестве единицы СИ.Кюри, составляющая 37 миллиардов беккерелей, до сих пор используется в крупномасштабных приложениях. У разных радионуклидов разные скорости распада.

Поскольку активность пропорциональна количеству радиоактивных атомов, она уменьшается со временем по мере уменьшения количества нестабильных ядер в образце. Изменение активности во времени рассчитывается с помощью экспоненциального уравнения, где A активность в момент времени t, A нулевое начальная активность, лямбда постоянная затухания, а t время, прошедшее с момента, когда активность была равна A нулевому. Период полураспада радионуклида t_1/2 это среднее время, необходимое для того, чтобы активность образца упала до половины этого значения.

Таким образом, уравнение можно переформулировать, чтобы рассчитать период полураспада из постоянной распада, которой он обратно пропорционален. Период полураспада является внутренним свойством радионуклида, и он значительно отличается от нуклида к нуклиду:радон-220 имеет период полураспада в одну минуту, тогда как торий-232 имеет период полураспада 14 миллиардов лет. Фиксированные периоды полураспада радионуклидов важны для таких методов, как радиометрическое датирование, при котором возраст объектов оценивается по количеству встречающихся в природе радионуклидов.

Соотношение нестабильного углерода-14 и стабильного углерода-12 в живых растениях и животных соответствует таковому в атмосфере. Соотношение поддерживается за счет восполнения углерода из воздуха и пищи. После смерти отношение углерода-14 к углероду-12 начинает уменьшаться, поскольку радиоактивный углерод-14 распадается с испусканием бета-частиц.

Если в образце содержится на 25%больше углерода-14, чем при жизни, значит, должно пройти два периода полураспада. Возраст объекта должен составлять 11460 лет.