同位素的半衰期是多少以及为什么它们很重要?

2024-03-30  来自: 甘肃维尔沃科技有限公司 浏览次数:34

 同位素的半衰期是多少以及为什么它们很重要? 

了解半衰期的工作原理改变了测量年龄和识别疾病的能力

半衰期,特别是碳 14 的半衰期,使我们能够确定骨头的年龄,例如来自威尔士挖掘的骨头。

同位素具有的半衰期这一事实已经证明,它也许是人类了解地球深层历史的力工具。但什么是半衰期,我们如何使用它们——就此而言,同位素是什么?

原子核由质子和(除了大多数氢)中子组成。质子数决定了它是什么元素:氧为8 ,铁为26,金为79。然而中子的数量可以变化。如果两个原子都具有相同数量的质子和中子,则它们是相同的同位素。如果它们具有相同数量的质子和不同数量的中子,则它们是同一元素的不同同位素。同位素由其元素以及中子和质子的总数来指定。

有些同位素是稳定的:只要它们没有发生任何事情,例如遇到经过的单独中子,它们就会在宇宙的一生中持续存在。然而,大多数元素都有多种不稳定的同位素,它们会随着时间的推移慢慢衰变,释放辐射并变成完全不同的东西。

例如,常见的碳是碳12,由六个质子和六个中子组成。这是两者之间的适当平衡,以保证稳定性,并且每个碳12原子在大多数环境中都将存在。这对我们来说也很好,因为我们体内常见的元素之一具有放射性将是一个问题。带有第七个中子的碳13形成较少,但也很稳定。

然而,碳14也存在于自然界中,我们可以在实验室中制造碳11。两者都具有放射性,这意味着它们都会衰变,但碳11的衰变速度要快得多。这时候就引入了半衰期的概念。

任何单个原子衰变所需的时间无法预测,但大样本的统计预测可以非常。

对于任何放射性同位素的大量样本,一半的原子将在称为该同位素半衰期的时间内衰变。如果你适当地储存一公斤碳14,5700年后你的继承人将拥有500克碳14和500克氮14。在这两者之间,当一半原子从一个原子转变为另一个原子时,大量的β粒子(快速移动的电子)将被释放。

另一方面,半个碳11样品在短短20分钟内就会变成硼11,这就是为什么我们自己制造。任何自然形成的事物都进展得非常快。