عمر النصف

قطعة المعدن هذه تصدر إشعاعًا. إنها نشطة إشعاعيًا. هذا يعني أن بعض ذراتها تنحل- إنها تتحلل. بينما يحدث ذلك، سيقل عدد الجزيئات المشعة تدريجيًا. كيف يؤثر ذلك على مدى إشعاع المعدن؟ ليون يمكنه توضيح ذلك بتجربة. سيقوم بخبز 64 كعكة أولًا، ويتركها في المطبخ. حيث يريد معرفة كم سيمضي من الوقت حتى تؤكل كعكاته. لا يمكن لليون التنبؤ بوقت أكل كل كعكة بالضبط، لكن يمكنه ملاحظة سرعة اختفاء الكعكات. قرر ليون كتابة العدد المتبقي من الكعكات كل يوم. سرعان ما سيتمكن من عرض نتائجه باستخدام مخطط. على المحور الرأسي يكتب عدد الكعكات من 0 إلى 64. على المحور الأفقي، يكتب عدد الأيام التي مضت. في البداية عندما كانت الكعكات طازجة، اختفت بسرعة. بعد مضي يوم واحد قد أُكل حوالي نصفها. لم يتبقى سوى 32 كعكة. في اليوم التالي، انخفض العدد لـ 16. كلما تبقى عدد أقل، كلما أُكل عدد أقل. بعد ثلاث أيام، تبقت 8 كعكات. بعد أربع أيام، أربعة كعكات. بعد خمس أيام، كعكتان. في اليوم السادس، تبقت كعكة واحدة قديمة فقط. يوضح المخطط لنا كيف تغير عدد الكعكات بمرور الوقت. نلاحظ انخفاض الكعك للنصف يوميًا. لكن ما علاقة كعك ليون بالنشاط الإشعاعي؟ في تجربة ليون، بمرور الوقت، قل عدد الكعكات المتبقية للأكل. نفس الأمر للمواد النشطة إشعاعيًا. بمرور الوقت، يقل عدد الأنوية غير المستقرة التي يمكنها التحلل. إن رسمت التحلل على مخطط، بعدد الأنوية المشعة على المحور الرأسي، والزمن على المحور الأفقي، فسيشبه الرسم كثيرًا رسم ليون. الوقت المُستغرق للأنوية الذرية لتتحلل بمقدار النصف، هو نفسه دائمًا لأي نظير مشع. تسمى هذه الفترة الزمنية بعمر النصف. باستخدام جهاز كعداد جايجر، يمكن قياس معدل تحلل الأنوية المشعة بمرور الوقت. يسمى هذا بالنشاط. وتطلع هنا عندما يقل عدد الأنوية المشعة للنصف، فلا يتبقى سوى نصف عدد الأنوية التي يمكنها التحلل. هذا يعني أن النشاط قل للنصف أيضَا، بعد نفس الفترة من الوقت. إذا، يمكن تعريف نصف العمر كشيئين. الزمن المطلوب لتقل الأنوية المشعة للنصف، وكذلك الزمن المطلوب ليقل نشاط المواد المشعة للنصف. معرفة عمر النصف للنظائر المختلفة يساعدنا على تقدير الكمية التي لا زالت مشعة من المادة، وكذلك مدى قوة نشاطها، بعد مدة محددة من الوقت. لنلقي نظرة على ذلك المثال، النشاط الأولي لهذه المادة المشعة يساوي 240 تحلل في الثانية. نعرف أن عمر النصف له هو 10 أيام. هل يمكن قياس مدى ارتفاع نشاطها بعد 20 يوم؟ بعد عشرة أيام، يقل النشاط الأولي للنصف. إذا يساوي 240 تقسيم 2 يساوي 120 تحلل في الثانية. بعد عشرين يوم، يقل للنصف مجددًا. لذا 120 تقسيم 2... النشاط بعد 20 يوم يساوي 60 تحلل في الثانية. هل يمكنك الآن معرفة كم يوم سيستغرق نشاط هذه المادة ليصل إلى 15 تحلل في الثانية؟ كم عمر نصف يساوي ذلك؟