Kan nedbrytningshalveringstiden til et radioaktivt materiale endres

Nedbrytningshalveringstiden til et radioaktivt materiale kan endres. Radioaktivt forfall skjer når en ustabil atomkjerne spontant endres til en lavere energitilstand og spytter ut litt stråling. Denne prosessen endrer atomet til et annet element eller en annen isotop. Siden radioaktivt forfall er en spontan hendelse, du tror kanskje at halveringstiden til nedbrytningsprosessen er helt fast og ikke kan endres av ytre påvirkninger. derimot, denne uttalelsen er ikke helt sann.

Først av alt, det er verdt å påpeke at tidspunktet når et enkelt radioaktivt atom forfaller er helt tilfeldig. Det er umulig å forutsi når et enkelt radioaktivt atom vil forfalle. Halveringstiden til en bestemt type atom beskriver ikke nøyaktig hvor lang tid hvert enkelt atom opplever før det forfaller. Heller, halveringstiden beskriver den gjennomsnittlige tiden det tar for en stor gruppe mengder å nå det punktet hvor halvparten av atomene har forfalt.

Halveringstiden til et radioaktivt materiale kan endres ved hjelp av tidsdilatasjonseffekter. I følge relativitet, tiden i seg selv kan bremses. Alt som opplever tid kan derfor gis en lengre effektiv levetid dersom tiden utvides. Dette kan gjøres på to måter. Å reise med en hastighet nær lysets hastighet fører til at tiden går betydelig ned, i forhold til den stasjonære observatøren. For eksempel, en rekke radioaktive atomer skutt gjennom et rør med høy hastighet i laboratoriet vil få sin halveringstid forlenget i forhold til laboratoriet på grunn av tidsutvidelse. Denne effekten har blitt bekreftet mange ganger ved hjelp av partikkelakseleratorer. Tiden kan også utvides ved å bruke et veldig sterkt gravitasjonsfelt. For eksempel, å plassere en haug med radioaktive atomer nær et sort hull vil også forlenge halveringstiden deres i forhold til den fjerne observatøren på grunn av tidsutvidelse.

Halveringstiden til radioaktivt forfall kan også endres ved å endre tilstanden til elektronene som omgir kjernen. I en type radioaktivt forfall kalt “elektronfangst”, kjernen absorberer et av atomets elektroner og kombinerer det med et proton for å lage et nøytron og et nøytrino. Jo mer bølgefunksjonene til atomets elektroner overlapper med kjernen, jo bedre er kjernen i stand til å fange et elektron. Derfor, halveringstiden til en elektronfangst radioaktivt henfallsmodus avhenger litt av hvilken tilstand atomets elektroner er i. Ved å spennende eller deformere atomets elektroner til tilstander som overlapper mindre med kjernen, halveringstiden kan reduseres. Siden den kjemiske bindingen mellom atomer innebærer deformasjon av atomære elektronbølgefunksjoner, den radioaktive halveringstiden til et atom kan avhenge av hvordan det er bundet til andre atomer. Ganske enkelt ved å endre naboatomene som er bundet til en radioaktiv isotop, vi kan endre halveringstiden. derimot, endringen i halveringstid oppnådd på denne måten er vanligvis liten. For eksempel, en studie utført av B. Wang et al og publisert i European Physical Journal A var i stand til å måle at elektronfangsthalveringstiden til beryllium-7 ble laget 0.9% lengre ved å omgi berylliumatomene med palladiumatomer.

I tillegg til å endre de kjemiske bindingene, halveringstiden kan endres ved ganske enkelt å fjerne elektroner fra atomet. I ytterkanten av denne tilnærmingen, alle elektronene kan rives av et radioaktivt atom. For et slikt ion, det er ikke lenger noen elektroner tilgjengelig for å fange, og derfor blir halveringstiden til den radioaktive nedbrytningsmodusen for elektronfangst uendelig. Visse radioaktive isotoper som bare kan forfalle via elektronfangstmodus (slik som rubidium-83) kan fås til å aldri forfalle ved å rive av alle elektronene. Andre typer radioaktivt forfall i tillegg til elektronfangst har også vist seg å ha halveringstiden for forfall avhenger av tilstanden til de omkringliggende elektronene, men effektene er mindre. Endringen i halveringstid på grunn av endring av elektronmiljøet er generelt svært liten, vanligvis mye mindre enn 1%.

og ettersom minnehastigheten har økt, halveringstiden til et radioaktivt materiale kan endres ved å bombardere det med høyenergistråling. Dette burde ikke komme som en overraskelse siden radioaktivt forfall er en kjernefysisk reaksjon, og indusere andre kjernefysiske reaksjoner samtidig som forfallet kan forstyrre det. derimot, På dette punktet, du har egentlig ikke frittstående radioaktivt forfall. Heller, du har kjernefysisk reaksjon suppe, så denne tilnærmingen teller kanskje ikke som “endre halveringstiden”.

Når oppslagsverk viser verdier for halveringstiden til ulike materialer, de viser egentlig halveringstiden for materialet når atomene er i ro, i grunntilstanden, og i en spesiell kjemisk bindingskonfigurasjon. Merk at de fleste endringer i halveringstiden til radioaktive materialer er svært små. Dessuten, store endringer i en halveringstid krever omfattende, dyrt, høyenergiutstyr (f.eks. partikkelakseleratorer, atomreaktorer, ionefeller). Derfor, utenfor spesialiserte laboratorier, vi kan si at som en god tilnærming endres ikke halveringstider for radioaktivt forfall. For eksempel, karbondatering og geologisk radiometrisk datering er så nøyaktige fordi halveringstider for forfall i naturen er så nær konstante.

Kreditt:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2015/04/27/can-the-decay-halflife-of-a-radioactive-material-be-changed/