ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี

ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี

ครึ่งชีวิตของธาตุ (half life) หมายถึง ระยะเวลาที่สารสลายตัวไปจนเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิมใช้สัญลักษณ์เป็น t1/2 นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีที่ไม่เสถียร จะสลายตัวและแผ่รังสีได้เองตลอดเวลาโดยไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิหรือความดัน อัตราการสลายตัว เป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนอนุภาคในธาตุกัมมันตรังสีนั้น ปริมาณการสลายตัวจะบอกเป็นครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป

ประโยชน์ของครึ่งชีวิต  ครึ่งชีวิตสามารถใช้หาอายุของวัตถุโบราณที่มีธาตุคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ เรียกว่าวิธี Radiocarbon Dating ซึ่งคำว่า dating  หมายถึง การหาอายุจึงมักใช้หาอายุของวัตถุโบราณที่มีคุณค่าทางประวิติศาสตร์ หลักการสำคัญของการหาอายุวัตถุโบราณโดยวิธี Radiocarbon Dating เป็นหลักการที่อาศัยความรู้เกี่ยวกับกัมมันตภาพรังสีที่เกิดขึ้นเองในอากาศ ตัวการที่สำคัญคือ รังสีคอสมิก ซึงอยู่ในบรรยากาศเหนือพื้นโลก มีความเข้มสูงจนทำให้นิวเคลียสขององค์ประกอบของอากาศแตกตัวออก ให้อนุภาคนิวตรอน แล้วอนุภาคนิวตรอนชนกับไนโตรเจนในอากาศ

สูตรการหาครึ่งชีวิตของธาตุ  

T = nt_1/2             หรือ     n =  T /t_1/2

N_{เหลือ}   =  กัมมันตรังสีที่เหลือ

T           =  จำนวนเวลาที่ธาตุสลายตัว(วัน)

N_{เริ่มต้น}  =  กัมมันตรังสีเริ่มต้น

n           =  จำนวนครั้งในการสลายตัวของครึ่งชีวิต

ตัวอย่าง  จากการทดลองพบว่า เมื่อตั้ง Cs – 137 ไว้ 120 วัน จะมี Cs – 137 เหลืออยู่ 300 กรัม ถ้าครึ่งชีวิตของ Cs – 137 เท่ากับ 30 วัน จงหาว่าเมื่อเริ่มต้นทดลองมี Cs -137 อยู่เท่าใด

วิธีทำ                        N_{เริ่มต้น}   =   N _{เหลือ} * 2ⁿ

                                         =   300*2^120/30

                                                  =   300*2⁴

                                                  =   300*16

                                                  =   4800 กรัม