DortHalbwertszeitDie Halbwertszeit eines radioaktiven Isotops ist die Zeit, die benötigt wird, damit die Hälfte der Kerne in einer Probe zerfällt. Sie ist eine charakteristische Größe eines instabilen Kerns und ein probabilistisches Maß für seine Stabilität. Die Halbwertszeit ist unabhängig von der Menge der Materie oder äußeren Bedingungen (Temperatur, Druck usw.), da der radioaktive Zerfall ein reiner Quantenprozess ist, der den Gesetzen der Quantenmechanik unterliegt.
Kurze Halbwertszeit bedeutet schnellen Zerfall (sehr instabiles Element). Eine lange Halbwertszeit weist auf ein stabileres Element hin.
Nein, nicht alle chemischen Elemente haben eine messbare Halbwertszeit, dennEinige Isotope sind stabil. Zum Beispiel Kohlenstoff-12 (12C), Sauerstoff-16 (16O) oder Eisen-56 (56Fe) zerfällt nicht spontan, selbst in Zeitskalen, die mit dem Alter des Universums vergleichbar sind. Andererseits ist dieradioaktive ElementeWie Uran, Thorium oder Polonium gibt es eine oder mehrere instabile Formen (Isotope) mit Halbwertszeiten zwischen Mikrosekunden und Milliarden von Jahren.
Die radioaktive Halbwertszeit, oft als \( T_{1/2} \)) eines chemischen Elements (oder genauer eines radioaktiven Nuklids) bezeichnet, ist daher die Zeit, die erforderlich ist, damit die Hälfte der Kerne einer bestimmten Probe spontan zerfällt. Es ist ein Maß für die nukleare Stabilität.
Für eine Probe, die \( N_0 \) Kerne zum Zeitpunkt \( t = 0 \) enthält, lautet das Gesetz des radioaktiven Zerfalls: \( N(t) = N_0 \cdot e^{-\lambda t} \)
Die Halbwertszeit \( T_{1/2} \) hängt mit \( \lambda \) zusammen durch: \( T_{1/2} = \frac{\ln(2)}{\lambda} \)
| Element | Isotop | Halbwertszeit (Sekunden) | Halbwertszeit (lesbare Form) |
|---|---|---|---|
| Polonium | Po-212 | 0,0000003 | 0,3 µs |
| Livermorium | Lv-293 | 0,061 | 61 ms |
| Kalifornien | Vgl.-251 | 0,9 | 0,9s |
| Francium | Fr-223 | 1320 | 22 Min |
| Technetium | Tc-99m | 21600 | 6 Uhr morgens |
| Jod | I-131 | 693.728 | 8.02 d |
| Kobalt | Co-60 | 166.824.000 | 5,27 Jahre |
| Wasserstoff | Tritium | 388.435.680 | 12,32 Jahre |
| Kohlenstoff | C-14 | 180.622.080.000 | 5730 Jahre |
| Plutonium | Pu-239 | 760.585.760.000 | 24 100 Jahre |
| Uran | U-234 | 7.740.138.000.000 | 245.500 Jahre |
| Uran | U-235 | 22.174.070.000.000 | 703 Millionen Jahre |
| Uran | U-238 | 141.379.620.000.000 | 4,468 Milliarden Jahre |
| Thorium | Th-232 | 443.538.150.000.000 | 14,05 Milliarden Jahre |
| Tellur | Te-128 | 6,945×10²⁴ | 2,2×10²⁴ s (~7×10¹⁶ Jahre) |
Dieses Diagramm zeigt die Halbwertszeiten der ausgewählten Isotope, aufgelistet in aufsteigender Reihenfolge. Die logarithmische Skala ermöglicht die Visualisierung gigantischer Unterschiede von Mikrosekunden bis über 10²⁴ Sekunden.
