Semivida

A semivida é uma forma compacta de exprimir um decaimento exponencial. É o intervalo de tempo em que o número esperado de núcleos ainda não decaídos — e, portanto, a atividade de uma amostra isolada simples — cai para metade do valor anterior.

Metades sucessivas, não uma subtração linear

N = N₀(1/2)t/T½

Após uma semivida resta 50 %, após duas 25 % e após três 12,5 %. Em cada intervalo igual desaparece a mesma fração, não o mesmo número de núcleos.

Explorador da semivida

100%50%25%intervalos de tempo iguais
A semivida traduz uma diminuição multiplicativa: após cada intervalo de tempo igual, a curva reduz-se pelo mesmo fator.

Relacionar a semivida com λ

A lei exponencial N = N₀e−λt e a expressão com semivida são exatamente equivalentes para um único modo de decaimento com λ constante. Os parâmetros obedecem a λT1/2 = ln 2.

T½ curtaT½ longa
Uma semivida curta corresponde a uma constante de decaimento elevada. A escala de tempo característica muda, mas a forma exponencial mantém-se.

A semivida não «envelhece» um núcleo individual

Um núcleo ainda não decaído não está «mais perto de decair» apenas porque sobreviveu a várias semividas. No modelo padrão, o processo não tem memória: sabendo que o núcleo continua presente, a sua probabilidade futura de decaimento por unidade de tempo permanece inalterada.

A datação exige mais do que uma semivida

A datação radiométrica exige também um sistema de decaimento adequado, um modelo das condições iniciais e confiança de que nuclídeos pai ou filho não foram acrescentados nem perdidos de modo a invalidar o relógio. A semivida fornece a escala temporal; a interpretação geológica ou arqueológica fornece o contexto.

A semivida é independente do tamanho da amostra. Uma amostra grande e uma pequena do mesmo radionuclídeo têm a mesma semivida porque esta grandeza descreve a probabilidade de decaimento de cada núcleo que permanece. A amostra maior começa com mais núcleos e, em geral, maior atividade, mas ambas perdem a mesma fração esperada durante cada semivida. Por isso, a semivida nunca deve ser entendida como o tempo necessário para remover um número fixo de núcleos. Após muitas semividas, a população esperada torna-se muito pequena, mas o modelo exponencial aproxima-se continuamente de zero em vez de o atingir após um número fixo de intervalos.

Exemplos resolvidos

1. Cinco semividas

Solução

Fração restante = (1/2)⁵ = 1/32 ≈ 3,125 %.

2. Tempo decorrido

Solução

Um nuclídeo tem T½ = 8 h. Atingir 12,5 % corresponde a três semividas, logo t = 24 h.

3. Determinar a semivida a partir de λ

Solução

Para λ = 0,035 ano⁻¹, T½ = 0,693/0,035 ≈ 19,8 anos.