Период полураспада.

Я так хочу как можно скорее перейти к вопросам радиоактивности, квантовой механики, корпускулярно-волновому дуализму!, но каждый раз приходится откладывать эти темы на потом – сначала хочется осветить еще кое какие вопросы. Предвкушение от этого лишь усиливается.

Нейтрон нам уже немного знаком, но сейчас немного увеличим объем знаний о нем. Это интересно – возвращаться немного назад и увеличивать объем знаний о том, о чем уже немного знаешь.

Протоны в свободном виде существуют и вполне стабильны. Причем так стабильны, что до сих пор никому никогда не удавалось доказать, ни теоретически ни экспериментально, что протон вообще способен хоть когда-нибудь распадаться. А вот с нейтронами – не так. В свободном состоянии нейтрон распадается довольно быстро - период его полураспада равен 17 минутам. Реакция распада нейтрона называется «бета-распад» или «β-распад», и проходит по такой формуле:

n → p + e + ύ

То есть нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино (это такая частица, с которой мы познакомимся позже).

Что это такое – период полураспада? Обозначим его как «T½». Если взять большое количество свободных нейтронов, то мы увидим, что некоторые из них распадаются почти сразу же, а другие могут жить очень и очень долго. И никогда не угадаешь – какой нейтрон как быстро распадется – не обнаружено такого закона, который мог бы точно нам сказать – когда распадется отдельно взятый нейтрон – он может распасться за долю секунды, а может просуществовать миллиард лет – угадать это невозможно. Зато существуют другого рода закономерности – статистические. Если мы возьмем очень много нейтронов, ну скажем миллион, то можно быть уверенным что через 17 минут примерно половина всего их количества распадется, то есть – иными словами - количество выживших частиц уменьшится примерно в 2 раза. Не следует считать, что за два периода полураспада распадутся все частицы, взятые в начальный момент, ведь через 17 минут закономерность останется той же самой – мы снова не сможем узнать – когда распадется конкретный нейтрон, но знаем, что через 17 минут распадется половина от имеющихся. Поэтому каждый период полураспада уменьшает число выживших частиц вдвое, за время 2T½ останется четверть от начального числа частиц, за 3T½ — одна восьмая и так далее.

Период полураспада всегда постоянен. Если тщательно очистить вещество от примеси других изотопов, и тщательно измерить период полураспада, то период полураспада всегда будет неизменен. На этом основании строится определение абсолютного геологического возраста горных пород, а также радиоуглеродный метод определения возраста биологических останков. Радиоуглеродный метод играет такую огромную роль в формировании наших представлений о геологических периодах формирования Земли и жизни на ней, что я хочу рассказать о нем подробнее.