Emivita (fisica): differenze tra le versioni
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dove λ è detta ''costante di decadimento'' o di disintegrazione, che dipende dal tipo di decadimento e dalla specie nucleare considerata, ma non è influenzata né da agenti fisici come la [[temperatura]], né dalla popolazione di atomi presenti, dato che ogni decadimento è un processo indipendente<ref>{{Cita libro|titolo=Fenomeni radioattivi|cognome=Bendiscioli|nome=Giorgio|editore=Springer, 2013|isbn=978-88-470-5452-3}} p. 4</ref>. |
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Definendo <math>t_{1/2}</math> in tempo in cui il numero <math>N_0</math> si dimezza, si pone: |
Versione delle 16:26, 27 dic 2019
L'emivita (o tempo di dimezzamento) di un isotopo radioattivo è definita come il tempo occorrente affinché la metà degli atomi di un campione puro dell'isotopo decadano in un altro elemento. L'emivita è una misura della stabilità di un isotopo: più breve è l'emivita, meno stabile è l'atomo. Il decadimento di un atomo viene detto spontaneo in quanto è un fenomeno che avviene naturalmente. Trattasi di un evento stocastico, per cui non si può predire quando un determinato atomo decadrà, ma è possibile determinare la probabilità di decadimento, di cui l'emivita è espressione.
Descrizione
Tutti gli atomi di una data sostanza radioattiva hanno la stessa probabilità di disintegrarsi in un dato tempo, di modo che un campione apprezzabile di materiale radioattivo, contenente milioni di atomi, subisca un cambiamento o una disintegrazione, con un tasso costante. Questo tasso con cui il materiale si trasforma è espresso in termini di emivita e cioè come il tempo richiesto per la disintegrazione di metà degli atomi inizialmente presenti. Questo tempo è costante per ogni dato isotopo.
L'emivita dei materiali radioattivi varia da frazioni di secondo per i più instabili, fino a miliardi di anni per quelli che sono solo leggermente instabili. Il decadimento si dice avvenga da un nucleo genitore che produce un nucleo figlio. Il decadimento può produrre particelle alfa, particelle beta e neutrini. Raggi gamma possono essere prodotti al termine della diseccitazione del nucleo, ma questo avviene solo dopo che il decadimento alfa o beta hanno avuto luogo.
Il decadimento radioattivo dà luogo ad una perdita di massa, che viene convertita in energia (energia di disintegrazione) secondo la formula E = mc2. Spesso il nuclide figlio è anch'esso radioattivo, e così via lungo una linea di varie generazioni successive di nuclei, fino al raggiungimento di un nucleo stabile. Nella tabella seguente sono mostrate le tre serie di decadimento riscontrabili in natura:
Serie | Isotopo di partenza | Emivita (in anni) | Isotopo stabile finale |
---|---|---|---|
radio | uranio-238 | 4,47×109 | piombo-206 |
attinio | uranio-235 | 7,04×108 | piombo-207 |
torio | torio-232 | 1,41×1010 | piombo-208 |
Nota: esistono altri isotopi radioattivi naturali come il Carbonio-14 ma non fanno parte di una serie.
Derivazione
Il valore del tempo di dimezzamento si ricava partendo dalla legge del decadimento radioattivo, che è una legge di tipo esponenziale[1][2]:
dove λ è detta costante di decadimento o di disintegrazione, che dipende dal tipo di decadimento e dalla specie nucleare considerata, ma non è influenzata né da agenti fisici come la temperatura, né dalla popolazione di atomi presenti, dato che ogni decadimento è un processo indipendente[3].
Definendo in tempo in cui il numero si dimezza, si pone:
Esplicitando si ottiene la formula del tempo di dimezzamento:
Bibliografia
- Giorgio Bendiscioli, Fenomeni Radioattivi, Springer, 2013, ISBN 978-88-470-5452-3.
- Ugo Amaldi, Fisica delle Radiazioni, Bollati Boringhieri, 1971, ISBN 88-339-5063-8.
Note
- ^ Giorgio Bendiscioli, Fenomeni radioattivi, Springer, 2013, ISBN 978-88-470-5452-3. p. 5
- ^ Ugo Amaldi, Fisica delle Radiazioni, Bollati Boringhieri, 1971, ISBN 88-339-5063-8. pp. 246-248
- ^ Giorgio Bendiscioli, Fenomeni radioattivi, Springer, 2013, ISBN 978-88-470-5452-3. p. 4
Voci correlate
Altri progetti
- Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su emivita
Collegamenti esterni
- (EN) IUPAC Gold Book, "half life", su goldbook.iupac.org.
- (EN) IUPAC Gold Book, "half life of a radionuclide", su goldbook.iupac.org.