Halveringstid

Halveringstid är ett kompakt sätt att uttrycka exponentiellt sönderfall. Det är den tid under vilken det förväntade antalet ännu inte sönderfallna kärnor — och därmed aktiviteten hos ett enkelt isolerat prov — sjunker till hälften av sitt tidigare värde.

Upprepad halvering, inte linjär subtraktion

N = N₀(1/2)t/T½

Efter en halveringstid återstår 50 %, efter två 25 % och efter tre 12,5 %. Samma andel försvinner under varje lika långt intervall, inte samma antal kärnor.

Halveringstidsutforskare

100%50%25%lika långa tidsintervall
Halveringstid är multiplikativ. Grafen minskar med samma faktor efter varje lika långt intervall.

Sambandet mellan halveringstid och λ

Den exponentiella lagen N=N₀e-λt och halveringstidslagen är exakt likvärdiga för ett enda konstant sönderfallssätt. Deras parametrar uppfyller λT1/2=ln2.

kort T½lång T½
Kort halveringstid betyder stor sönderfallskonstant. Den karakteristiska tiden ändras, men den exponentiella formen består.

Halveringstid gör inte en enskild kärna äldre

En ännu inte sönderfallen kärna är inte “närmare sönderfall” bara för att den har överlevt flera halveringstider. I standardmodellen är processen minneslös: under förutsättning att kärnan fortfarande finns kvar är dess framtida sönderfallssannolikhet per tidsenhet oförändrad.

Datering kräver mer än en halveringstid

Radiometrisk datering kräver också ett lämpligt sönderfallssystem, en modell för begynnelsevillkoren och förtroende för att moder- eller dotternuklider inte har tillförts eller förlorats på sätt som gör klockan ogiltig. Halveringstiden ger tidsskalan; den geologiska eller arkeologiska tolkningen ger sammanhanget.

Halveringstid är oberoende av provets storlek. Ett stort och ett litet prov av samma radionuklid har samma halveringstid eftersom storheten beskriver sönderfallssannolikheten för varje kvarvarande kärna. Det större provet börjar med fler kärnor och vanligen högre aktivitet, men båda proven förlorar samma förväntade andel under varje halveringstid. Därför ska halveringstid aldrig tolkas som den tid som krävs för att ta bort ett fast antal kärnor. Efter många halveringstider blir den förväntade populationen mycket liten, men den exponentiella modellen närmar sig noll kontinuerligt i stället för att nå noll efter ett fast antal intervall.

Genomräknade exempel

1. Fem halveringstider

Lösning

Kvarvarande andel = (1/2)⁵ = 1/32 ≈ 3.125%.

2. Förfluten tid

Lösning

En nuklid har T½=8 h. Att nå 12,5 % betyder tre halveringstider, alltså t=24 h.

3. Bestäm halveringstiden från λ

Lösning

För λ=0,035 y⁻1 är T½=0,693/0,035≈19.8 y.