Perioadă de înjumătățire

Fizică nucleară
Nucleu  · Nucleoni (p, n)  · Materie nucleară  · Forță nucleară  · Structură nucleară  · Reacție nucleară
Modele nucleare Picătura de lichid · Păturile nucleare · Interacțiunii bosonilor · Ab initio
Clasificarea nuclizilor Izotopi – Z egal Izobari – A egal Izotoni – N egal Izodiaferi – (N − Z) egal      Izomeri – egal pentru toate cele menționate anterior Nuclee oglindă – Z ↔ N Stabili · Număr magic · Par/impar · Halo
Stabilitate nucleară Energie de legătură · raport n/p · Linia izotopilor stabili · Insula de stabilitate · Valea de stabilitate
Dezintegrare radioactivă α · β (2β, β+) · Captură K/L  · Tranziție izomeră (γ · Conversie internă) · Fisiune spontană · cluster · Emisie de neutroni · Emisie de protoni Energie de dezintegrare · t1⁄2 · Serie de dezintegrare · Produs de dezintegrare · Nuclid radiogen
Fisiune nucleară Fisiune spontană · Produs de fisiune · Fotofisune
Procese de captură Captură electronică · Captură neutronică (Procese s · Procese r) · Captură protonică (Procese p · Procese Rp)
Procese de energie ridicată Spalație · Fotodezintegrare
Nucleosinteză și astrofizică nucleară Fuziune nucleară Procese: Nucleosinteză stelară · Big Bang · Nucleosinteză în supernova Nuclizi: Nuclid primordial · Nuclid cosmogen · Element sintetic
High energy nuclear physics Quark–gluon plasma  · RHIC  · LHC
Oameni de știință Alvarez · Becquerel · Bethe · A.Bohr · N.Bohr · Chadwick · Cockcroft · Ir.Curie · Fr.Curie · Pi.Curie · Skłodowska-Curie · Davisson · Fermi · Hahn · Jensen · Lawrence · Mayer · Meitner · Oliphant · Oppenheimer · Proca · Purcell · Rabi · Rutherford · Soddy · Strassmann · Szilárd · Teller · Thomson · Walton · Wigner
v d m

Perioada de înjumătățire^[1] sau timpul de înjumătățire^[1] (t_1⁄2) este durata de timp necesară pentru ca mărimea valorii unei cantități să scadă la jumătate față de valoarea ei, măsurată la începutul perioadei. Deși noțiunea poate descrie orice descompunere exponențială^⁠(d), ea este folosită în special în fizica și chimia nucleară pentru descrierea fenomenelor de dezintegrare radioactivă.

Termenul a fost folosit prima dată de Ernest Rutherford în 1907^[2] în studiile privind determinarea vârstei rocilor prin măsurarea dezintegrării radiului în plumb 206 (${\displaystyle \mathrm {^{206}_{82}Pb} \,}$).

Procesul de dezintegrare radioactivă în timp

Scăderea exponențială este un fenomen tipic radioactivității. Diminuarea masei unui element radioactiv este o mărime care scade exponențial în timp:

${\displaystyle N_{t}=N_{0}\cdot e^{-\lambda t}}$

Probabilitatea ca un nucleu atomic să se dezintegreze într-un interval de timp care durează cât timpul de înjumătățire este de 50 %; această probabilitate crește în intervalul următor la 50 + 25 = 75 % (comparat cu starea inițială), apoi la 50 + 25 + 12,5 = 87,5 % ș.a.m.d. Astfel cantitatea substanței inițiale tinde cu timpul spre zero și aceasta dispare treptat, transformându-se în altă substanță.

Legea dezintegrării

La o substanță radioactivă cu un număr N⁰ de nuclei are o activitate de -dN/dt

${\displaystyle N\cdot \lambda =-{\frac {\mathrm {d} N}{\mathrm {d} t}}}$

${\displaystyle -\lambda \cdot \mathrm {d} t={\frac {\mathrm {d} N}{N}}}$

${\displaystyle \int _{0}^{t}-\lambda \cdot \mathrm {d} t'=\int _{N_{0}}^{N}{\frac {\mathrm {d} N'}{N'}}}$ prin calcul diferențial:

${\displaystyle -\lambda t=\ln \left({\frac {N}{N_{0}}}\right)}$

${\displaystyle e^{-\lambda t}={\frac {N}{N_{0}}}}$

${\displaystyle N(t)=N_{0}\cdot e^{-\lambda t}}$

După un timp t din numărul de nuclee N₀ rămân numai N(t) nuclee. Numărul de atomi dezintegrați scade în funcție de factorul e. Perioada de înjumătățire: t_1/2 se calculează după o constantă ln 2 :

${\displaystyle t_{1/2}=\tau \ln 2\approx 0,693\tau \,}$

Exemple de perioade de înjumătățire

În fizica atomică se consideră că fiecare nuclid are un timp de înjumătățire, timp în care se transformă în alți atomi:

Note