Radióaktív anyagoknál mit jelent a felezési idő? Ha feleződik akkor már nem lesz sugárzó?

A radioaktív anyagok a következőképpen bomlanak.

Minden egyes atom, minden egyes időtartamban X% eséllyel elbomlik. Amikor elbomlik, akkor két dolog történik. Az az atom megszűnik létezni, nincs többé, valami más atommá alakul. Illetve, kisugároz valamit (az anyagtól függ hogy pontosan mit).

Az X% esély is az anyagtól függ. Tehát az egyik anyag atomjai mondjuk percenként 1% eséllyel bomlanak, a másik anyag atomjai pedig percenként 0,1% eséllyel.

Amit fontos érteni, az az, hogy az esély nem gyűlik fel. Ha egy atom percenként 1% eséllyel bomlik, akkor ez nem azt jelenti, hogy 100 perc alatt tuti elbomlik. Ez azt jelenti, hogy ha nézed 1 percig, akkor abban a percben 1% eséllyel láthatsz bomlást. Ha nem történt, akkor az újabb 1 percben újabb 1% eséllyel bomlik, azaz az 1% újraindul. Az is lehet, hogy egy napig nézed, és minden percben volt 1% esélyed, de mégse bomlott el egész nap.

Ennek viszont a következő lesz a matematikai következménye. Ha van nagyon sok, mondjuk egymillió ilyen atomod, akkor ugyan külön-külön mindegyik 1% eséllyel el fog bomlani az első percben. Ez azt jelenti, hogy az atomok 1%-a, azaz 10 ezer atom elbomlik, nem tudod hogy melyik lesz az az 1%, de valamelyik elbomlik. A következő percben a maradék 99%-nak az 1%-a fog bomlani, ami csak 9900 atom. Minden egyes percben a maradék atomok 1%-a fog elbomlani, hiszen az 1% esély minden percben újraindul. Ebből pedig következik, hogy a bomlások száma minden egyes percben egyre kevesebb. Például ha már csak 700000 atom maradt meg a kezdeti millióból, akkor abban a percben csak 7000 atom fog bomlani, stb. Ki lehet számolni, hogy ebben a tempóban 70 perc kell ahhoz, hogy elérjük az eredeti egymillió atom felét. Ugyanakkor, mivel itt már csak 50000 atom bomlik, tehát lelassult a bomlás, ezért újabb 70 perc kell, hogy a felének a felét elérjük. Aztán újabb 70 perc, hogy annak a felét.

Vagyis a bomlás módja miatt mindig ugyanannyi idő kell ahhoz, hogy a bomló atomok száma elfeleződjön. De mivel a sugárzás a bomlás miatt van, ahogy kevesebb atom bomlik, úgy kevesebb a sugárzás is. Tehát a sugárzás mértéke is feleződik 70 percenként.

Ezt a 70 percet, ami alatt a bomló atomok száma és a kibocsátott sugárzás mértéke is felére csökken, hívjuk az adott anyag felezési idejének. Ez minden anyagra jellemző, lehet napok vagy épp évek kérdése is.

Megjegyzés:

1: A mért sugárzás mértéke nem biztos hogy tényleg feleződik az adott idő alatt. A bomlás során keletkezhet másik sugárzó anyag, mondjuk X anyagból Y. Y-nak is lesz egy saját rá jellemző felezési ideje. Ez esetben lehetséges, hogy van egy tárgy amit mérsz, ami egyszerre sugárzik X és Y anyagtól, és ugyan X folyamatosan lassabban bomlik, de mindig ott lesz Y bomlása zavaró tényezőnek.

2: A millió atom igazából nem sok, valójában milliárdszor milliárdnyi atomokról van szó. Szemléltetésnek elég a millió, hiszen a dinamika pont ugyanaz.

És még ráadásul eléggé különbözhet a felezési idejük is.

Például tégla, salak, hasonló építményekben folyamatosan keletkezik egy kevés radon, ami utána hamar bomlik és eléggé sugároz, ezért kell naponta szellőztetni.