Radioaktiivinen hajoaminen

Radioaktiiviset prosessit

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

Radioaktiivinen hajoaminen on prosessi, jossa radioaktiivinen atomiydin muuntuu toiseksi ytimeksi emittoimalla säteilyä.

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.

Aineen aktiivisuus eli hajoamisnopeus tietyllä hetkellä on verrannollinen ydinten määrään $\scriptstyle N$ ja hajoamisvakioon $\scriptstyle \lambda$:

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

Tämän separoituvan differentiaaliyhtälön ratkaisuksi saadaan ydinten määrä ajanhetkellä $\scriptstyle t$:

$\displaystyle N(t)=N_{0}e^{-\lambda t}.$

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

${\begin{aligned}N(T_{1/2})&={\frac {N_{0}}{2}}=N_{0}e^{-\lambda T_{1/2}}\\\rightarrow T_{1/2}&={\frac {\ln 2}{\lambda }}.\end{aligned}}$