Каким образом определяют период полураспада долгоживущих радиоизотопов?

Question

Каким образом определяют период полураспада долгоживущих радиоизотопов?

Vyacheslav Bochin Мастер (1530), закрыт 16 лет назад

Ведь существуют же изотопы с периодом полураспада более ста лет, маловероятно, что кто-то из исследователей доживает до такого возраста, чтобы напосредственно наблюдать это.

Answer 1

Ну.. . Возьмём углерод.... Период полураспада радиактивного изотопа углерода примерно пять с половиной тысяч лет.. . Вы правы, столько не живут.... Но есть же и стабильные изотопы углерода.... Как стабильные, так и радиоактивный изотопы присутствуют постоянно, и соотношение их в одинаково в данный момент времени и в данном месте, поскольку углерод - неотъемлемая часть любых (почти) биологических организмов на Земле, и происходит постоянный углеродный обмен между окружающей средой и живыми организмами.. . Изотопы, стабильные и радиоактивный, участвуют в этом обмене одинаково, но вот радиоактивный-то распадается постоянно ...Оттуда и считают примерную скорость полураспада радиоактивного углерода.... Но! Когда организм погибает, стабильные изотопы сохраняются, а радиоактивный продолжает распадаться.. . У нас есть скорость полураспада, у нас есть временной промежуток.... Что бы не вычислить период, за который произойдёт полный полураспад? ? Могу ошибаться, я не физик.. . Но, полагаю, примерно также и определяют периоды полураспада других элементов.... Разве что, сейчас используют точнейшие приборы....

Answer 2

[el'd@r] Ученик (206) 17 лет назад

методом проб и ошибок

Answer 3

Есть изотопы с полураспадом в сотни миллионов и даже миллиарды лет (например К40 - 1,4миллиарда лет) . А зачем наблюдать пока половина вещества распадется. Вполне достаточно замерить долю распада за 1 год, а потом данные экстраполировать на больший срок. А для короткоживущих изотопов с жизнью в 0,000000000000000000001 и меньше секунды эту жизнь определяют по длинам треков, которые эти изотопы успевают пролететь в специальных детекторах. Вообще для определения их возраста существуют очень мощная теоретическая база, а экспериментальные определения только корректируют эти теоретические сведения. Как говорится математика царица наук и в данной отрасли знаний.

Answer 4

Долю распада за год замерить банально счетчиком чаще всего невозможно из-за того, что продукты распада тоже часто бывают интенсивными излучателями. Тут применяются методы хроматографии и атомно-адсорбционного анализа, т. е. получают навеску чистого изотопа, затем по прошествии допустим года-двух снимают эмисионный или адсорбционный спектр и по нему находят качественный и количественный состав образующихся примесей

Answer 5

Есть простая математическая закономерность, которая в точности связывает число распадов в секунду и период полураспада. Это не физическая закономерность, а именно математическая. То есть, померив число распадов в секунду и зная число атомов в образце (определяется через вес) , можно точно рассчитать, за какое время распадётся половина атомов.

Answer 6

Вообще-то вычисляют, зная время и кол-во вещества распавшееся за это время dN/dt = -kN где N - кол-во вещества (которое распадается) , t - время, k - константа распада, свойство данного изотопа.

dN/dt = -kN
S(dN/N) = -kS(dt), S - интеграл
ln(N) = -kt + ln(C)

Определяем ln(C)
t = 0 (начальное время) , N = N0 (начальное кол-во вещества)
ln(N0) = ln(N)

Подставляем в исходное уравнение
ln(N) = -kt + ln(N0)
ln(N/N0) = -kt
N = N0*exp(-kt) Это, собственно, и есть закон радиоактивного распада.

Далее вычисляем период полураспада
N = N0/2 (распалась половина исходного кол-ва) , t = T (период полураспада)
N0/2 = N0*exp(-kT)
1/2 = exp(-kT)
-ln(2) = ln(exp(-kT))
ln(2) = kT
T = ln(2)/k Вот, собственно, и период полураспада, для его вычисления надо знать только константу распада и уметь сосчитать логарифм двух ;-) А константа определяется по формуле закона радиоактивного распада за любой интервал времени, каковой исследователь сочтёт для себя удобным.