Tiede

Radioaktiivinen hajoaminen — Hajoamisvakio

Radioaktiivinen hajoaminen on spontaani kvanttiprosessi, jossa epävakaa ydin muuttuu ja lähettää hiukkasia tai sähkömagneettista säteilyä. Yksittäisen ytimen tarkkaa hajoamishetkeä ei voida ennustaa, mutta suuri joukko ytimiä noudattaa hyvin tarkkaa tilastollista lakia.

Hajoamisvakio

Radioaktiivinen hajoaminen on spontaani kvanttiprosessi, jossa epävakaa ydin muuttuu ja lähettää hiukkasia tai sähkömagneettista säteilyä. Yksittäisen ytimen tarkkaa hajoamishetkeä ei voida ennustaa, mutta suuri joukko ytimiä noudattaa hyvin tarkkaa tilastollista lakia.

Prosessi on muistiton

Kullekin radionuklidille on ominainen hajoamisvakio λ. Lyhyellä aikavälillä vielä hajoamattoman ytimen hajoamistodennäköisyys on verrannollinen λ:aan ja aikaväliin. Suurelle joukolle riippumattomia ytimiä tästä seuraa N(t)=N₀e^(−λt).

Eri hajoamiskanavat

Ideaalinen radioaktiivinen hajoaminen ei 'muista' ytimen ikää. Kymmenen puoliintumisaikaa selvinnyt ydin ei ole lähempänä pakollista hajoamista kuin juuri syntynyt samanlainen ydin. Ehdolla, että ydin on edelleen olemassa, sen tuleva hajoamistodennäköisyys aikayksikköä kohti on sama.

Aktiivisuus

Alfa-, beeta- ja gammahajoamiset muuttavat ydintä eri tavoin. Kaikissa prosesseissa on säilyttävä sähkövaraus, energia, liikemäärä ja soveltuvat kvanttiluvut. Mahdollinen kanava määräytyy energiataseen lisäksi siirtymäsäännöistä ja kvanttimekaanisista esteistä.

Radioaktiivinen hajoaminenN(t)=N₀e^(−λt)

Hajoamisvakio

Aktiivisuus A on keskimääräinen hajoamisten määrä sekunnissa ja puhtaalle radionuklidille A=λN. Se pienenee siis samalla eksponentilla kuin jäljellä olevien ytimien määrä. Yksi becquerel tarkoittaa yhtä hajoamista sekunnissa; mittarin lukema riippuu lisäksi geometriasta ja ilmaisimen tehokkuudesta.

Kullekin radionuklidille on ominainen hajoamisvakio λ. Lyhyellä aikavälillä vielä hajoamattoman ytimen hajoamistodennäköisyys on verrannollinen λ:aan ja aikaväliin. Suurelle joukolle riippumattomia ytimiä tästä seuraa N(t)=N₀e^(−λt).