Radioaktiivinen hajoaminen

Radioaktiiviset prosessit

Radioaktiiviset prosessit: Alfahajoaminen Alfasäteily Beetahajoaminen Beetasäteily Elektronin sieppaus Gammasäteily Sisäinen konversio Neutroniemissio Positroniemissio Protoniemissio Spontaani fissio Ydinsynteesi Neutronin sieppaus R-prosessi S-prosessi Protonin sieppaus: P-prosessi

Hajoamistapa fysiikassa kuvaa tapaa, jolla hiukkanen hajoaa. Radioaktiivisten isotooppien hajoamistavat ovat:

• alfasäteily (Helium-4 ytimen l.alfahiukkasen lähetys).
• β⁻ -säteily (elektronin lähetys)
• β⁺ -säteily (positronin lähetys)
• elektronin sieppaus
• protonin lähetys
• spontaani fissio

Tietyllä ytimellä on tyypillisesti yksi vallitseva hajoamistapa.

Hajoamisen jälkeen ydin jää joskus virittyneeseen tilaan. Pitkäikäisinä näitä kutsutaan isomeereiksi. Näillä isomeereillä tapahtuva isomeerinen siirtymä ytimen perustilaan ei aiheuta ytimen muuntumista toiseksi, toisin kuin radioaktiivisen hajoamisen yhteydessä.
Nämä hajoamistavat ovat:

• suurienergiaisen fotonin lähetys (gammasäteily)
• atomin ionisoituminen (sisäinen konversio)

Hajoamislaki

Suuri määrä hajoavia ytimiä noudattaa paremmin lakia.

Aktiivisuus tietyllä hetkellä on verrannollinen ydinten määrään $N$ ja hajoamisvakioon $\lambda$. Toisaalta aktiivisuus voidaan ilmaista ottamalla vastaluku radioaktiivisten ydinten määrän aikaderivaatasta.

$\frac{dN}{dt} = -\lambda N$

Tämän separoituvan differentiaaliyhtälön ratkaisuksi saadaan:

$\displaystyle N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$

Hajoamislaista voidaan johtaa myös puoliintumisaika $T_{1/2}$, jossa radioaktiivisten ydinten määrä puolittuu.

$\begin{align} N(T_{1/2}) &= \frac{N_0}{2} = N_0 e^{-\lambda T_{1/2}} \\ T_{1/2} &= \frac{\ln 2}{\lambda} \end{align}$