Pussabrukšanas periods

Pussabrukšanas periods ir laiks, kurā kādu nestabilu, eksponenciāli sadalošos objektu skaits samazinās divas reizes jeb laiks, kurā nestabila objekta sabrukšanas varbūtība ir 1/2. Visbiežāk pussabrukšanas perioda jēdzienu lieto kodolfizikā attiecībā uz radioaktīvu izotopu kodoliem, lai novērtētu to radioaktivitāti. Jo mazāks ir izotopa pussabrukšanas periods, jo tas ir radioaktīvāks.

Radioaktīvās sabrukšanas simulācija, sākotnēji ņemot četrus vai 400 atomus. Skaitlis augšā ir pagājušo pussabrukšanas periodu skaits. Jo vairāk atomu, jo labāk darbojas lielā skaita likums.

Pussabrukšanas periods T_½ ir saistīts ar vidējo dzīves laiku τ un sabrukšanas konstanti λ saskaņā ar radioaktīvās sabrukšanas likumu:

$T_{1/2}=\tau \ln 2={\frac {\ln 2}{\lambda }}$.

Tā kā ln2 = 0,693…, pussabrukšanas periods ir apmēram par 30% mazāks, nekā vidējais dzīves laiks.

Nedrīkst uzskatīt, ka, ja pussabrukšanas perioda laikā sabrūk puse kodolu, nākamajā tādā pašā periodā sabruks otra puse. Īstenībā sabruks puse no šīs puses, t.i., ceturtā daļa no sākotnējā daudzuma. Trešajā periodā sabruks puse no šīs ceturtdaļas jeb astotdaļa no sākotnējā utt. Nav iespējams uzzināt, pēc kāda laika sabruks kāds konkrēts kodols, var tikai novērtēt sabrukšanas varbūtību.

Kodolu pussabrukšanas periodi var būt ļoti dažādi - no sekundes miljondaļām līdz daudziem miljardiem gadu. Piemēram, puse francija visstabilākā izotopa kodolu sabrūk jau pēc 22 minūtēm, bet urāna-238 pussabrukšanas periods ir 4,49 miljardi gadu. Dažiem kodoliem, kas parasti tiek uzskatīti par stabiliem, piemīt ārkārtīgi liels pussabrukšanas periods, piemēram, bismuta dabiskā izotopa pussabrukšanas periods ir miljards reižu lielāks par Visuma vecumu. Kodolu pussabrukšanas periods ir stabils lielums, tas nemainās pat ļoti lielā laika periodā un nav atkarīgs no ārējiem apstākļiem (izņēmums ir rets radioaktivitātes veids - elektrona satveršana). Uz to pamatojas ģeoloģisko un bioloģisko objektu radioizotopu datēšanas metodes, piemēram, oglekļa metode vai kālija-argona metode.

Pussabrukšanas perioda jēdzienu izmanto arī citās zinātnes nozarēs. Toksikoloģijā un medicīnā tādējādi novērtē indīgu vai ārstniecisku vielu sadalīšanos organismā, ekoloģijā - kaitīgu savienojumu sadalīšanos dabā.

Literatūra

• Fizikas rokasgrāmata. R:, "Zvaigzne", 1988, 395.-396. lpp.