Proč vědci měří věci poločasem?

Reader @Procrustes tweetoval u nás se zeptat: „ Proč vědci měří věci jako radioaktivní prvky v poločase? Proč neměřit celý život? “

10 faktů o mostu na řece kwai

Pokud nejste obeznámeni s pojmem „poločas“, možná jste slyšeli, jak jej používá jeden z vašich přátel. Pokud si nestěžovali na chlapa jménem Gabe a nadávali na páru a ventil, pravděpodobně to používali v odkazu naradiometrické datování, technika, která využívá měření radioaktivního rozpadu ke zjištění stáří archeologických artefaktů a fosilií dinosaurů.

Rozpad a randění

Ve středu každého atomu je hustá oblast zvaná jádro, která se skládá z protonů a neutronů. U některých atomů jsou síly v jádru vyvážené a jádro je stabilní. U jiných jsou síly nevyvážené a jádro má přebytek vnitřní energie; je nestabilní nebo radioaktivní. Tyto nestabilní atomy se v podstatě samy zničí kvůli nerovnováze a rozpadají se nebo se rozpadají. Když to dělají, ztrácejí energii emitováním energetických subatomárních částic (záření).

Tyto částice lze detekovat, obvykle pomocí Geigerova počítače. V případě radiokarbonového datování, běžné metody datování pro organickou hmotu, která k odhadu stáří používá uhlík-14 (izotop nebo variantu prvku uhlík), se vyrábí jedna radioaktivní „beta částice“ pro každý atom uhlíku-14, který rozpadá se. Porovnáním normálního množství uhlíku-14 v živém tvorovi (což je stejná koncentrace v atmosféře) s množstvím zbývajícího v datovaném materiálu, na základě známé rychlosti rozpadu, mohou vědci zhruba zjistit, jak dávno to bylo Dívám se na to, že je stále naživu.

Poločas rozpadu vstupuje na scénu v procesu rozpadu. Zatímco životnost kteréhokoli jednotlivého atomu je náhodná a nepředvídatelná,pravděpodobnostrozkladu je konstantní. Nemůžete předvídat, kdy se nestabilní atom rozpadne, ale pokud máte skupinu z nich, můžete předpovědět, jak dlouho to bude trvat. Atomy, které mají stejnou pravděpodobnost rozpadu, tak učiní exponenciální rychlostí. To znamená, že rychlost rozpadu se zpomalí úměrně s množstvím radioaktivního materiálu, který máte.

'Mnoho z nich zmizí na začátku procesu, ale některé vydrží mnohem delší dobu,' říká Dr. Michael Dee, výzkumný pracovník radiokarbonové laboratoře Oxfordské univerzity. 'Je to trochu jako dávat (hodně) mincí do deště.' I když všichni mají stejnou pravděpodobnost, že budou zasaženi dešťovými kapkami, mnoho z nich bude zasaženo okamžitě a jiné zůstanou suché, možná po delší dobu. “

Je snadné nesprávně interpretovat poločas rozpadu tak, že znamená „polovinu času, za který se rozpadnou všechny atomy, na které se díváte,“ ale ve skutečnosti to znamená „dobu, po kterou trvá polovina atomů, na které se díváte chátrat. “ Měření je užitečné při radiometrickém datování, říká Dee, protože exponenciální rozpad znamená „nezáleží na tom, kolik radioaktivního materiálu máte, čas, který zbývá do jeho poloviny [poločas], je vždy stejný.“

Celý život materiálu by se na druhé straně rovnal životnosti posledního atomu ve skupině, který se rozpadne. Vzhledem k tomu, že životnost atomu je náhodná, neocenitelná a v podstatě nekonečná, bude také celý život. Nakonec to bude nepříliš užitečné měření. 'Je to trochu jako jedna mince, která sedí v dešti,' říká Dee. 'A nikdy, nikdy.'