Radioaktivitet er spontan omdanning av en ustabil atomkjerne. Prosessen foregår i kjernen, ikke i den vanlige elektronkemien rundt den. Oppvarming, oppløsning eller kjemisk binding endrer derfor normalt ikke radioaktivt henfall på noen merkbar måte.
Radioaktivitet
Tilfeldig for én kjerne, regelmessig for mange
Vi kan ikke si når én bestemt ustabil kjerne vil henfalle. For en stor mengde identiske kjerner får vi likevel en svært presis statistisk lov. Når hver gjenlevende kjerne har samme henfallssannsynlighet per tidsenhet, blir forventningsverdien N(t)=N₀e^(−λt). Tilfeldighet på mikronivå og forutsigbarhet for en stor prøve passer altså godt sammen.
Radioaktivitet er ikke det samme som aktivitet
Radioaktivitet er fenomenet. Aktivitet A er henfallsraten, altså gjennomsnittlig antall kjernetransformasjoner per sekund. For ett rent radionuklid er A=λN. SI-enheten er becquerel: 1 Bq betyr én transformasjon per sekund. Bq er ikke en doseenhet; strålingstype, energi, avstand, skjerming og eksponering må også tas med.
Flere veier mot en mer stabil kjerne
En ustabil kjerne kan blant annet sende ut en alfapartikkel, gjennomgå beta-henfall, fange et elektron eller kvitte seg med eksitasjonsenergi som gammastråling. Alfa endrer både A og Z, beta endrer Z men ikke A, mens en ren gammaovergang ikke endrer noen av dem.
Hvorfor kjemiske forhold vanligvis betyr lite
Energiskalaen i kjernen er langt større enn i vanlig kjemi. Temperatur, trykk og kjemiske bindinger påvirker derfor de fleste henfallskonstanter svært lite. Elektroninnfanging er et nyttig unntak: siden et atomært elektron deltar nær kjernen, kan små miljøavhengige endringer forekomme.
Hva en detektor faktisk registrerer
En detektor teller bare en del av hendelsene. Tellehastigheten påvirkes av aktivitet, geometri, effektivitet, absorpsjon og bakgrunn. To kilder med samme aktivitet kan derfor gi ulik tellerate. Selve tellingen fluktuerer også statistisk selv når middelaktiviteten er stabil.
Øvelse
Et rent radionuklid har λ=2,0×10⁻⁴ s⁻¹ og 3,0×10⁸ kjerner igjen. Finn aktiviteten.
Løsning
A=λN=(2,0×10⁻⁴)(3,0×10⁸)=6,0×10⁴ s⁻¹=6,0×10⁴ Bq. Dette er en transformasjonsrate, ikke en dose.