مفهوم نیم عمر

[*مینا*]

یکی از مهمترین کمیتهای مشخصه مواد رادیو اکتیو ، نیم عمر آنهامی‌باشد. یعنی مدت ‏زمانی که در طی آن نصف مادهاولیه تجزیه می‌شوند. تحقیقات انجام شده نشان ‏می‌دهد که از ۱۰۰۰۰۰۰ اتمپلوتونیوم ۲۱۸ ، موجود در یک نمونه تازه تهیه شده ماده ‏رادیواکتیو ، پس از ۲۰دقیقه فقط حدود ۱۰۰۰۰ اتم پلوتونیوم باقی می‌ماند و بقیه به ‏اتم‌های سرب ۲۱۴ ومحصولات نوزاد آن مبدل می‌شوند.
پس از تهیه نمونه خالصی از ‏Po‏۲۱۸ ، برای آنکه۵۰%اتمهای موجود در آن تباهی پیدا ‏کنند، فقط ۳ دقیقه زمان لازم است. در موردرادیوم ( ‏‎Ra ۲۲۶‏ ) ، ۱۶۲۰ سال طول ‏می‌کشد. که نیمی از اتمهای رادیوم در یکنمونه تازه تهیه شده آن به اتمهای ‏رادن تبدیل ‌شوند.
‏
● سرعتتباهی:‏
دو مثال بالا نمایانگر این واقعیت تجربی است که نمونه‌های عناصررادیو اکتیو از لحاظ ‏سرعت تباهی باهم تفاوت بسیار دارند. اگر سرعتهای متفاوت حاصلاز میانگینهای ‏رادیواکتیوی را در نظر بگیریم، هرگز نمی‌توانیم بگوییم که چه وقتدچار تباهی خواهند ‏شد. بعضی از آنها ممکن است به محض تولید شدن دچار تباهی شوند وبعضی ‏دیگر ممکن است هرگز تباهیده نشوند.
● تجزیه رادیواکتیو:‏
به طور تجربی معلوم شده است کهبرای گروه بزرگی از اتمهای یک نوع ماده ‏رادیواکتیوی کسری از این اتمها که در هرثانیه دچار تباهی می‌شوند، تعییرناپذیر است و ‏همیشه برای گروه بزرگی از اتمهای آننوع ماده رادیواکتیو ، یکسان است. این کسر ‏تقریبا به طور کمی مستقل از تمام شرایطفیزیکی و شیمیایی ، مثلا دما ، فشار و ‏شکل ترکیب شیمیایی است.
این خواص برجستهرادیواکتیویته شایان توجه خاصی است. زیرا پایه‌ای برای فهم ‏رادیواکتیویته است. مثلا فرض کنید که ۱۰۰۰/۱ اتمهای یک نمونه خالص تازه تهیه شده ‏در طول یک ثانیهتباهیده شوند. در این صورت انتظار خواهیم داشت که ۱۰۰۰/۱ اتمهای ‏باقیمانده در یکثانیه بعد دچار تباهی شوند. به این ترتیب ۱۰۰۰/۱ اتمهای باقیمانده ‏پس از ده ثانیهنیز در طول ثانیه یازدهم تباهیده می‌شوند و همین طور تا آخر.
● نیم عمر چیست؟
واقع امر این است که در طول هر ثانیهمتوالی از زمان ۱۰۰۰/۱ اتمهای باقیمانده در آغاز ‏آن ثانیه دچار تباهی می‌شود. اینعمل دست کم تا آنجا ادامه دارد که تعداد اتمهای ‏باقیمانده به قدری کوچک شوند کهپیشگویی های ما بسیار نامطمئن باشد. چون کسری از ‏اتمها که در هر ثانیه نابودمی‌شود، برای هر عنصر ثابت است.
عده اتمهایی که در واحد زمان دچار تباهیمی‌شوند به نسبت کاهش عده اتمهایی ‏که هنوز تغییر نیافته‌اند، تقلیل می‌یابد.
برای اورانیوم ۲۳۸ که مادر سری اورانیوم است، ‏‏نیم عمر ، ۴.۵ بیلیون سال است. این بدان معنی است که پس از ‏‎ ‎‎۴.۵x۱۰۹‎سال ، نصف اتمهای اورانیوم ۲۳۸ دچارتباهی می‌شوند.
برای ‏پلونیوم ۲۱۴ ، نیم عمر از مرتبه ‏‎۱۰-۴‎‏ ثانیه است. یعنیفقط در ۱۰۰۰۰/۱ ‏ثانیه ، نصف یک نمونه اصلی از اتمها ‏‎۲۱۴Po‏ می‌شوند.
هرگاهنمونه‌های خالصی شامل عده اتمهای برابر ، از هر یک از آنها موجود باشد، ‏فعالیتاولیه (اتمهایی که در ثانیه دچار تباهی می‌شوند) پولونیم ۲۱۴ بسیار قوی و ‏فعالیتاولیه اورانیوم ۲۳۸ بسیار ضعیف خواهد بود. لیکن اگر حتی یک دقیقه بگذرد ‏پولونیمکلا نابود می‌شود و بنابراین ، عده اتمهای باقیمانده آن به قدری کم می‌شود ‏که دراین حالت فعالیت پولونیم کمتر از فعالیت اورانیوم خواهد بود.
‏
● محاسبه نیم عمر:
شاید مدتها پیش عناصر رادیواکتیو به مقدار زیاد وجودداشته و چنان به سرعت نابود شده‌اند که امروز هیچ اثر قابل اندازه‌گیری از آن به جانمانده است. از طرف دیگر ‏بسیاری عناصر رادیو اکتیو چنان به کندی نابود می‌شوند کهدر حین هر بار آزمایش ‏عادی ، سرعتهای شمارش که تباهی را نشان می‌دهد، به نظر ثابتمی‌ماند.‏
برای هر عنصر با نیم عمر ‏T½‎‏ ، صرف نظر از کهنگی نمونه ، پس ازگذشت فاصله ‏زمانی ‏T½‎‏ بازهم نصف اتمهای آن باقی خواهد ماند. بنابراین ، نیم عمررا نباید به عنوان ‏علامت اختصاری برای "نصف یک عمر" تصور کرد. اگر نصف اتمهای اصلیپس از زمان ‏T½‎‏ بدون تغییر باقی بماند، پس از دو فاصله زمانی نیم عمر متوالی‏T½‎‏ ، یک چهارم ‏‏(‏‎½‎‏×‏‎ ½‎‏) ، و پس از ‏T ½‎‏۳ ، یک هشتم اتمها و همچنین تاآخر باقی خواهد ماند.

منبع : سایت آفتاب