A felezési idő
Képzeljünk el egy adott mennyiségű radioaktív anyagot! A radioaktív bomlás következtében egy adott mennyiségű sugárzó anyagban fogy az eredeti izotóp mennyisége. A radioaktív atommagok mennyiségének időbeli csökkenése mértani haladvány szerint történik. Ez a következőt jelenti: tegyük fel, hogy egy adott időpontban egyfajta radioaktív izotóp atommagjainak száma N. Jelölje T azt az időt, amely alatt a radioaktív magok száma a felére csökken. Mérések igazolták, hogy újabb T idő elteltével ismét megfeleződik az adott izotóp radioaktív magjainak száma, majd T idő alatt újra és így tovább.
Azt az időt, amely alatt egy radioaktív anyagban a radioaktív magok száma a kezdeti érték felére csökken, felezési időnek nevezzük, ami jellemző az adott izotópra.
A különböző radioaktív anyagok felezési ideje a tízmilliárd évtől a másodperc milliárdomod részéig terjedhet. Általában stabil magoknak tekintik azokat, melyek felezési ideje a világegyetem feltételezett koránál nagyobb, és instabil radioaktív magoknak azokat, melyek felezési ideje ennél kisebb.
A radioaktív bomlástörvény
Tegyük fel, hogy a radioaktív magok száma kezdetben N0 és a T felezési idő elteltével N, ebből
. Újabb T idő elteltével ismét feleződik a radioaktív magok száma, azaz ekkor a számuk már csak
. Újabb T idő elteltével
stb.Tetszőlegest idő elteltével a radioaktív magok számát az
exponenciális függvény adja meg. Ezt az egyenletet nevezzük radioaktív bomlástörvénynek.
Az aktivitás
Minden radioaktív anyag esetén a felezési idő állandó. A bomlások miatt viszont fogy a radioaktív magok száma. Ennek következtében nyilvánvaló, hogy azonos idő alatt kevesebb bomlás következik be. Azt mondjuk, hogy az adott anyag radioaktivitása csökken. Ennek számszerű kifejezésére használják az aktivitást.
Egy adott radioaktív anyag aktivitásán az időegység alatt bekövetkező bomlások számát értjük.
Jele: a, mértékegysége
, amit Becquerel emlékére becquerelnek (Bq) neveztek.
Az aktivitás időbeli változását az
, függvény adja meg, ahol a a t időpontban az anyag aktivitása, a 0 a kezdeti aktivitás és T a felezési idő.