半衰期：定义、方程式、符号、图表
半衰期：定义、方程式、符号、图表
半衰期是衡量放射性物质衰变速度的重要参数，它不仅关系到放射性物质的危险性，还在碳-14测年、危险材料储存和示踪剂追踪等领域有着广泛的应用。本文将详细介绍半衰期的概念、方程式、符号及其在不同领域的具体应用。
半衰期
半衰期是衡量一个人的生命力的时间。放射性样品，以减少其质量或数量减少一半以及，除其他外，它的危险性。 然而，半衰期不仅仅是关于放射性物质的危险性--我们还可以将其用于许多其他应用，如碳-14测年技术。
什么是核衰变？
自然界中的某些元素，其原子具有过量的粒子或能量，使他们不稳定的这种不稳定性导致原子核发射粒子以达到稳定状态，核内粒子的数量或构型有所不同。
ǞǞǞ颗粒物的排放通过核子被称为核衰变(它是一种量子效应，其对具有大量原子的样品的特性是非常有名的。
衰变是一种量子效应，其结果是它以一定的概率发生。 这意味着，我们只能谈及概率在一定时期内发生的某种衰变。
例如，如果我们预测一个特定的核在一天后衰变成另一个核的概率是90%，它可能在一秒钟或一周内发生。 然而，如果我们有很多相同的核，90%的核将在一天后衰变。
这是模拟这种效应的一般方程式：
\N(t)=N_0\cdot e^{-\lambda t}]
N(t)是时间t的不稳定核的数量，N0是我们样本中不稳定原子的初始数量，λ是衰变常数，它是每个衰变过程的特征。
请参阅我们关于放射性衰变的文章，了解图表和更多例子。
什么是半衰期？
半衰期是指某一不稳定同位素的样本到其不稳定核数的一半.
起初，这个概念似乎很奇怪，因为我们会认为一个样品失去一半成分所需的时间是恒定的。 我们习惯于恒定的现象速率，比如在一定时期内失去固定数量的不稳定原子核。 然而，这个方程式暗示核衰变的情况并非如此。
半衰期符号和半衰期方程
假设我们在一个特定的时间t看一个样本1> 0，然后在后来的时间t2> t1.如果我们想找到样品中不稳定原子数量的比率，我们只需要将它们的表达式相除：
[\frac{N(t_2)}{N(t_1)}=\frac{N_0\cdot e^{-\lambda t_2}}{N_0\cdot e^{-\lambda t_1}}=e^{-\lambda (t_2-t_1)}]
这种关系给了我们两个重要的（相关的）事实：
在两个不同时间的不稳定核的数量之比为与不稳定核的初始数量无关由于特定元素的衰变常数已经给出，我们知道在特定的时间间隔t1-t2，不稳定核的数量将以相同的百分比（比率）减少。
鉴于不稳定核的减少百分比在一个固定的区间内是相同的，所以在早期的时候，下降速度要快得多因为不稳定核的总数更大。
一个显示放射性衰变随时间变化的例子，其中Y轴给出了粒子的数量占初始值的百分比
当我们将不同时间的不稳定原子的数量划分为一个固定区间，我们得到相同数量.
- 例如，如果我们考虑时间间隔为1秒，我们可以用1秒的金额除以0秒的金额，得到1/2。如果我们对2秒和1秒的金额做同样的处理，我们得到相同的比率，以此类推。
这些数量反映了在固定的时间间隔内，月度下降是恒定的一秒钟内，百分比下降是50%，而两秒钟内，它的数值是75%，以此类推。
百分比的下降也对样品中不稳定原子的总数产生了相关的影响，这告诉我们不稳定核总数的减少率在早期较快.
- 例如，如果我们考虑1秒的时间间隔，不稳定原子的数量在第一秒内减少了5个，而下一秒只减少了2.5个。 如果我们考虑2秒，第一秒的减少量为7.5个，接下来的两秒为1.875个。
这就是为什么放射性样品成为久而久之就不那么危险了尽管它们的永久衰减率是恒定的（这对像日期样本这样的应用是有帮助的），但衰变的绝对数量随着时间的推移而减少由于随着时间的推移衰变的原子较少，在这些衰变过程中从原子核中发射的粒子也较少。
如果我们现在专注于二分之一的比率，我们可以找到半衰期的表达式。半衰期的符号通常是 (tau_{1/2}).
\e^{-lambda\tau_{1/2}}=\frac{1}{2}\rightarrow tau_{1/2}= frac{ln(2)}{lambda}]
这个表达式证实了放射性样品失去一半的不稳定原子核所需的时间只取决于同位素（衰变常数）。因此，它是恒定的。
下面是一个表格，其中有某些同位素的半衰期的一些数值。
元素 半衰期
镭-226 1600年
铀-236 234.20亿年
钋-217 1.47秒
铅-214 26.8分钟
在这里你可以看到，有些同位素的半衰期非常短。 这意味着它们衰变得非常快，几乎不存在于自然界中。 然而，像铀-236，其他同位素的半衰期非常长，使它们变得危险（如核电站的放射性废物）。
半衰期的一些应用是什么？
半衰期是一个有价值的指标。样本的年龄或需要的遏制时间让我们更详细地看一下这个问题。
碳-14测定技术
碳在有机物的运作中起着至关重要的作用。 尽管碳-12和碳-13是稳定的同位素，但最丰富的是碳-12，我们通常在每个有机物结构中发现它。 我们还在地球上发现一种不稳定的同位素（碳-14），它是在大气中由于外太空的辐射而形成的。
See_also:新帝国主义：原因、影响和实例
如果你参考我们的解释，在放射性衰变你可以找到更多关于碳-14测年的信息和例子。 只要知道我们可以准确地用碳-14测年法估计人类和动物的死亡情况.
危险材料的储存
衰变方程有助于计算放射性物质需要储存多长时间，以便它们不再发出大量的辐射。 有三种废物：
低级别的废物这类废物发出的电离辐射水平较低，但仍足以对环境造成一定的威胁。 这类废物可能需要采取一些屏蔽、焚烧或压实浅埋的措施。 这类材料的半衰期可达到约1.5年。五年.
中等水平的废物这些材料需要屏蔽；在混凝土、沥青或硅石中凝固；并埋入相对较浅的核储存场所（处置库）。 这类材料的半衰期为5至30年.
高层废物这些产品必须首先被冷却，然后在混凝土和金属容器中进行长时间的深层地质埋藏。 这些材料的半衰期通常为一年。超过30年.
核干箱储存
追踪器
伽马射线发射器一些示踪剂被用来作为示踪剂，因为它们的辐射不是很危险，而且可以被特定的设备准确检测到。 一些示踪剂被用来追踪物质在介质中的分布其他的则是用于以下方面探索人类的身体，这意味着它们没有很长的半衰期（它们不会在体内长时间地发出辐射并损害它）。
衰变的计算也可以确定一个放射性同位素示踪剂追踪器既不能有很高的放射性，也不能有足够的放射性，因为在后一种情况下，辐射不会到达测量设备，我们将无法检测或 "追踪 "它们。 此外，半衰期使我们可以根据衰变速度对它们进行分类。
半衰期--主要启示
半衰期是指某种不稳定同位素的样本到其不稳定核数量的一半所需的时间。
不稳定原子核转化为稳定原子核的过程被称为核衰变（或放射性衰变）。
衰变是一个随机过程，但当考虑到有大量不稳定核的样本时，它可以非常准确地用指数衰变来描述。
物体的半衰期是一个相关的量，有许多富有成效的应用，从测年技术到放射性废物的处理。
关于半衰期的常见问题
什么是半衰期？
半衰期是指某种不稳定同位素的样本达到其不稳定核数量一半所需的时间。
你如何计算半衰期？
See_also:能量耗散：定义&；例子
如果你知道衰变常数λ，你可以应用以下公式来计算半衰期：τ = ln (2)/λ。
什么是放射性同位素的半衰期？
放射性同位素的半衰期是指某种不稳定同位素的样本到其不稳定原子核数量的一半所需的时间。
你如何从图表中找到半衰期？
通过观察放射性指数衰变的图表，你可以找到半衰期，只需看一下不稳定核的数量减少一半的时间间隔。
鉴于衰变率，你如何找到半衰期？
如果你知道衰变常数λ，你可以应用以下公式来计算半衰期：τ = ln (2)/λ。