Halveringstijd

De halveringstijd is een compacte manier om exponentieel verval uit te drukken. Het is de tijd waarin het verwachte aantal nog niet vervallen kernen —en daarmee de activiteit van een eenvoudig geïsoleerd monster— daalt tot de helft van de vorige waarde.

Herhaald halveren, niet lineair aftrekken

N = N₀(1/2)t/T½

Na één halveringstijd blijft 50% over, na twee 25% en na drie 12,5%. In elk gelijk tijdsinterval verdwijnt dezelfde fractie, niet hetzelfde aantal kernen.

Halveringstijd-verkenner

100%50%25%gelijke tijdsintervallen
Halveringstijd werkt multiplicatief. De grafiek neemt na elk gelijk interval met dezelfde factor af.

Halveringstijd koppelen aan λ

De exponentiële wet N=N₀e-λt en de halveringstijdwet zijn exact equivalent voor één constante vervalmodus. Hun parameters voldoen aan λT1/2=ln2.

korte T½lange T½
Een korte halveringstijd betekent een grote vervalconstante. De karakteristieke tijd verandert, maar de exponentiële vorm blijft hetzelfde.

Halveringstijd veroudert een individuele kern niet

Een nog niet vervallen kern is niet “dichter bij verval” alleen omdat hij meerdere halveringstijden heeft overleefd. In het standaardmodel is het proces geheugenloos: op voorwaarde dat de kern nog aanwezig is, blijft zijn toekomstige vervalkans per tijdseenheid ongewijzigd.

Datering vereist meer dan een halveringstijd

Radiometrische datering vereist ook een geschikt vervalsysteem, een model van de beginvoorwaarden en vertrouwen dat moeder- of dochternucliden niet zijn toegevoegd of verloren op een manier die de klok ongeldig maakt. De halveringstijd levert de tijdschaal; de geologische of archeologische interpretatie levert de context.

Halveringstijd is onafhankelijk van de monstergrootte. Een groot en een klein monster van hetzelfde radionuclide hebben dezelfde halveringstijd, omdat deze grootheid de vervalkans van elke overlevende kern beschrijft. Het grotere monster begint met meer kernen en gewoonlijk een hogere activiteit, maar beide monsters verliezen tijdens elke halveringstijd dezelfde verwachte fractie. Daarom mag halveringstijd nooit worden geïnterpreteerd als de tijd die nodig is om een vast aantal kernen te verwijderen. Na veel halveringstijden wordt de verwachte populatie zeer klein, maar het exponentiële model nadert nul continu in plaats van nul te bereiken na een vast aantal intervallen.

Uitgewerkte voorbeelden

1. Vijf halveringstijden

Oplossing

Resterende fractie = (1/2)⁵ = 1/32 ≈ 3.125%.

2. Verstreken tijd

Oplossing

Een nuclide heeft T½=8 h. 12,5% bereiken betekent drie halveringstijden, dus t=24 h.

3. Halveringstijd vinden uit λ

Oplossing

Voor λ=0,035 y⁻1 is T½=0,693/0,035≈19.8 y.